05_Análise de Árvore de Eventos

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Análise de Árvore de Eventos – AAE (Event Tree Analysis – ETA) 
A AAE é uma técnica para a análise das conseqüências (tipologias acidentais) de um evento indesejado, gerado devido à ocorrência de falhas em equipamentos, de problemas num determinado sistema ou devido a erros operacionais durante a realização de uma determinada atividade.
As árvores de eventos descrevem a seqüência temporal dos fatos que se desenvolvem para que um acidente ocorra, definindo quais são as possíveis conseqüências geradas pelo mesmo, estabelecendo portanto uma série de relações entre o evento inicial e os eventos subseqüentes (interferências), os quais, combinados, resultam nas conseqüências do acidente. Estas relações são estabelecidas através das interferências do homem (operador) com o sistema em estudo ou dos sistemas de segurança previstos na planta em análise, ou ainda, em situações que possam gerar diferentes tipos de danos, de acordo com a forma em que ocorra o evento.
A AAE pode ser utilizada na fase de projeto de uma determinada instalação para a avaliação das possíveis conseqüências de um potencial acidente (aplicação pós-incidente), durante a fase de operação para avaliação da eficiência dos sistemas de segurança em utilização, ou para a averiguação da necessidade de implantação de outros dispositivos visando aumentar o grau de segurança da mesma (aplicação pré-incidente).
METODOLOGIA
Sendo a AAE uma técnica para a identificação de uma seqüência de eventos a partir de um evento inicial que poderá resultar em efeitos variados, podemos dizer que para a elaboração da árvore quatro estágios devem ser desenvolvidos, conforme segue:
Identificação do evento inicial:
A seleção do evento inicial é talvez a parte mais importante do estudo, uma vez que a partir dele será desenvolvida toda a árvore.
Deve ficar claro que a árvore de eventos não deve ser desenvolvida isoladamente, isto é, a técnica deve ser um dos elementos que compõem um estudo maior de análise e avaliação de riscos, uma vez que a mesma utiliza dados de entrada de outras etapas do estudo e produz como resultados informações que deverão ser analisadas posteriormente. Desta forma, a escolha do evento inicial poderá ser proveniente de outras etapas já desenvolvidas, como a análise histórica de acidentes e a análise de árvore de falhas, entre outras.
O evento inicial poderá ser uma falha de um determinado equipamento, um erro operacional, um distúrbio qualquer do sistema em análise ou mesmo um evento indesejado mais grave, como por exemplo vazamento ou explosão.
Identificação de interferências:
As interferências aqui mencionadas podem ser funções de segurança (mais usadas na análise pré-incidente) ou fatores promotores de perigos (mais usados na análise pós- incidente).
Funções de segurança podem ser de vários tipos, a maioria das quais caracterizadas por sucesso ou falha sob demanda. São exemplos sistemas automáticos de segurança, alarmes para alertar operadores, barreiras ou contenções para limitar os efeitos de um acidente.
Fatores promotores de perigos podem incluir ignição ou ausência de ignição do produto vazado, produto vazado contido num dique ou não, condições meteorológicas entre outros.
Cabe lembrar que as interferências devem estar na ordem cronológica de existência.
Construção da árvore:
A árvore de eventos apresenta o desenvolvimento seqüencial de um evento a partir do evento inicial escolhido, prevendo situações de sucesso ou falha, de acordo com as interferências previstas, até a conclusão da mesma com a determinação das possíveis conseqüências.
Desta forma, o próximo passo na construção da árvore de eventos, após a escolha do evento inicial, é definir quais são as interferências que poderão atuar no evento a ser estudado, devendo a árvore ser construída da seguinte forma:
o evento inicial é registrado ao lado esquerdo da página;
as interferências são registradas no topo da página em ordem cronológica;
traça-se uma linha partindo do evento inicial até a altura da primeira interferência. Neste ponto da intersecção podem ocorrer sempre duas situações: sucesso ou falha;
caso o curso do acidente seja afetado pela interferência, será introduzida uma ramificação, sendo o ramo de sucesso ascendente e o de falha descendente;
caso o curso do acidente não seja afetado pela interferência, a linha prosseguirá até a próxima interferência e assim por diante.
Descrição das conseqüências:
O último passo no desenvolvimento da árvore é a descrição das conseqüências, representando assim uma variedade de saídas resultantes do evento inicial.
Uma ou mais conseqüências (saídas) resultantes da árvore poderão representar a paralisação da atividade em estudo de maneira segura e o seu retorno a operação normal, enquanto outras descreverão diferentes tipos de danos. Desta forma, durante a elaboração da árvore, é importante uma análise detalhada das situações de sucesso ou falha para que as descrições das conseqüências sejam as mais precisas possíveis.
EXEMPLO 1
A Figura 1 mostra um reator de um determinado processo é permanentemente resfriado pela circulação de água, sendo monitorado por dois sensores de temperatura. O sensor S1 dispara um alarme sonoro para avisar o operador quando o reator atinge a temperatura T1. Já o sensor S2 paralisa automaticamente a reação quando for atingida a temperatura T2 (T2 > T1).
 
Figura 1 – Reator de Processo Industrial
Analisando o exemplo proposto podemos definir como evento inicial “Perda de água de resfriamento no reator”. A partir daí devemos desenvolver a árvore de eventos, observando a operação do sistema para que possamos então descrever as possíveis conseqüências.
Desta forma podemos observar as seguintes interferências (funções de segurança) no sistema:
alarme alerta o operador à temperatura T1;
operador restabelece o fluxo de água para o reator;
o sistema automático paralisa a reação à temperatura T2.
Definidas estas interferências, podemos construir a árvore de eventos conforme Figura 2.
Retorno normal da operação
Processo paralisado com provável ciência do operador
Reação descontrolada com provável ciência do operador
Reação descontrolada sem ciência do operador
Alarme alerta o operador na temperatura T1 ?
Operador restabelece fluxo de água no reator ?
Sistema automático paralisa reação na temperatura T2 ?
Figura 2 – Árvore de Eventos – Exemplo 1
SIM
NÃO
SIM
NÃO
SIM
NÃO
CÁLCULO DA ÁRVORE 
A AAE, conforme já mencionado, é um importante instrumento para a avaliação do desdobramento de um evento indesejado durante a operação de um determinado sistema ou durante a realização de uma determinada atividade industrial, de modo que as possíveis conseqüências geradas pelo evento em estudo possam ser posteriormente analisadas.
Outro importante subsídio fornecido pela técnica diz respeito a sua quantificação para a determinação das freqüências de ocorrência das conseqüências determinadas pela árvore, a partir do evento inicial.
Deve-se ressaltar que como em cada ramificação da árvore existem sempre duas possibilidades, ou seja, sucesso ou falha, as probabilidades de cada ramo são sempre complementares, isto é, somarão 1.0 (100%).
Outro aspecto a ser lembrado, o qual diz respeito ao cálculo da freqüência de uma determinada conseqüência (evento final) a partir das probabilidades relativas aos ramos de um percurso da árvore, é que as probabilidades dos ramos representam intersecções dos eventos, uma vez que o evento posterior ocorrerá dado que o primeiro ocorreu. Assim sendo, para a determinação da freqüência de ocorrência de um evento final, deve-se realizar o produto de todas as probabilidades dos ramos percorridos.
A freqüência do evento inicial e as probabilidades das interferências podem ser obtidas de dados históricos, dados de confiabilidade de equipamentos, dados de confiabilidade humana e uso da opinião de experts.
A expressão que segue representa a forma para o cálculo da freqüência de ocorrência de um evento final (Fi) a partir de umevento inicial (E).
 
Fi = E. . P(Ri)
Onde:
Fi = freqüência de ocorrência do evento final;
E = freqüência de ocorrência do evento inicial;
. P(Ri) = produto das probabilidades dos pontos de ramificação 
 no percurso do evento inicial até o evento final. 
E
P(R1)
P(R1)
P(R2)
P(R1)
Assim: 
F1 = E. P(R1). P(R2)
F2 = E. P(R1).P(R2)
F3 = E.P(R1)
A título de conferência dos cálculos:
E= F1 + F2 +F3
EXEMPLO 2
No estudo de análise de riscos de um duto destinado ao transporte de GLP – Gás Liquefeito de Petróleo, uma das hipóteses acidentais identificadas foi “Vazamento de GLP devido à ocorrência de furo no duto”. Aplicando-se a técnica AAE, conforme apresentado na seqüência foi possível determinar as diferentes tipologias acidentais, bem como calcular as respectivas freqüências de ocorrências desses eventos.
A Figura 3 apresenta a Árvore de Eventos elaborada para este exemplo.
Ignição Imediata ?
Condição para Explodir ?
Ignição Retardada ?
Vazamento de GLP por furo no duto
Figura 3 – Árvore de Eventos – Exemplo 2
2,5 x 10-4/ano
0,30
0,70
0,15
0,85
0,20
0,80
Jet Fire
7,50 x 10-5 /ano
VCE
5,25 x 10-6 /ano
Flash Fire
2,10 x 10-5 /ano
Dispersão
1,49 x 10-4 /ano