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ANÁLISE QUANTITATIVA DE RISCO APLICADA À INDÚSTRIA DE GASES Thaisa Santos de Sá PROJETO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AMBIENTAL DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE BACHAREL EM ENGENHARIA AMBIENTAL. Aprovado por: ____________________________________________ Prof. Assed Naked Haddad, D.Sc. (Orientador) ____________________________________________ Prof. Josimar Ribeiro de Almeida, D.Sc. ____________________________________________ Prof. Marcelo Gomes Miguez, D.Sc. RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL NOVEMBRO DE 2008 ii Sá, Thaisa Santos de. Análise quantitativa de risco aplicada à indústria de gases. Rio de Janeiro, 2008. xii, 199 p. : il ; 29,7 cm. Projeto submetido ao corpo docente do Departamento de Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Rio de Janeiro como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de bacharel em engenharia ambiental. 1. Segurança ambiental. 2. Gerenciamento de riscos. 3. Análise quantitativa de risco. I Título. iii Isso nós sabemos. Todas as coisas são conectadas como o sangue que une uma família... O que acontecer com a terra acontecerá com os fillhos e filhas da terra. O homem não teceu a teia da vida, ele é apenas um fio. O que ele fizer para a teia estará fazendo a si mesmo. Ted Perry (inspirado pelo Chefe Seatle) iv AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus. Aos meus pais, minha irmã, familiares e amigos, que muito colaboram incentivando e apoiando cada passo para a minha realização humana e profissional. À orientação do Professor Assed Haddad, pela disponibilidade a ajudar e por todo o suporte necessário para a realização deste projeto. Ao apoio imprescindível do colega de trabalho Jeferson Medeiros que se mostrou sempre solícito a ensinar, aconselhando e enriquecendo o projeto. À Flaviana Lopes e ao Sebastião Alves sempre dispostos a ajudar com informações e esclarecimentos, aos bibliotecários do CCMN, aos demais colegas da faculdade e do trabalho e a todos aqueles que muitas vezes de uma maneira simples ou rotineira contribuíram para a construção deste trabalho. v Resumo do Projeto de Graduação submetido ao Corpo docente do Curso de Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Rio de Janeiro como parte dos requisitos necessários para a obtenção de grau de Engenheira Ambiental. ANÁLISE QUANTITATIVA DE RISCO APLICADA À INDÚSTRIA DE GASES Thaisa Santos de Sá Novembro/2008 Orientador: Assed Naked Haddad Palavras-chave: Segurança Ambiental, Gerenciamento de Riscos, Análise Quantitativa de Risco. O presente trabalho apresenta um estudo de caso de Análise Quantitativa de Risco aplicado à Indústria de Gases visando contribuir para o melhor entendimento dos riscos à que as pessoas e o meio ambiente estão sujeitos frente aos acidentes relacionados à segurança de processos na indústria de gases. Nas atividades industriais de produção, armazenamento ou manuseio a preocupação relacionada aos produtos perigosos é majorada, não apenas devido aos acidentes históricos de grandes proporções, às pressões da sociedade e ao cumprimento dos regulamentos e leis, mas também devido à crescente preocupação com a sustentabilidade ambiental por parte das empresas e de seus stakeholders e, sobretudo, ao respeito à vida. Este trabalho aborda a importância do gerenciamento de riscos e apresenta as metodologias mais usuais para elaboração de estudos de análise de risco a fim de tornar possível o julgamento completo acerca da viabilidade ambiental de um empreendimento. A partir do conhecimento dessas disciplinas é desenvolvido o estudo de caso de análise de risco em que, através da análise de vulnerabilidade, são mapeadas as áreas passíveis de serem impactadas pela ocorrência de cenários acidentais referentes ao processo de refrigeração com amônia da indústria de gases Gásmil. vi Abstract of the Graduation Project presented to the faculty of Environmental Engineering, Federal University of Rio de Janeiro as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Environmental Engineer. QUANTITATIVE RISK ANALYSIS APPLIED TO THE GASES INDUSTRY Thaisa Santos de Sá November/2008 Advisor: Assed Naked Haddad Keywords: Environmental Safety, Risk Management, Quantitative Risk Analysis. This work presents a case study of Quantitative Risk Analysis applied to the Gases Industry in order to contribute to the risk knowledg that people and the environement can suffer by accidents related to the process safety at the gases industry. In industry activities such as production, storage or handling the worry related to dangerous materials is bigger, not only because of the history big proportion accidents, the society pressures and the law compliance, but also because of the growing care about the environmental sustainability by the companies and their stakeholders and, specially, the respect for life. This paper addresses the importance of managing risk and presents the more usual methods for preparation of risk analysis studies in order to make possible the trial of the full environmental feasibility of a venture. From the knowledge of these subjects is developed a case study of risk analysis in which, through the vulnerability analysis, are mapped those areas might be affected by the occurrence of accidental scenarios for the process of cooling with ammonia of the Gásmil gases industry. vii SUMÁRIO Capítulo I: INTRODUÇÃO.............................................................................................. 1 I.1 APRESENTAÇÃO.................................................................................................... 1 I.2 RELEVÂNCIA.......................................................................................................... 2 I.3 OBJETIVOS.............................................................................................................. 4 I.4 METODOLOGIA .................................................................................................... 4 Capítulo II: CARACTERIZAÇÃO TEÓRICA.............................................................. 6 II.1 RISCO: ALGUNS CONCEITOS.......................................................................... 6 II.2 GERENCIAMENTO DE RISCOS........................................................................ 8 II.2.1 ESTUDOS DE ANÁLISE DE RISCO AMBIENTAL............................................ 10 II.3 ANÁLISE DE RISCOS........................................................................................... 13 II.3.1 CARACTERIZAÇÃO DO EMPREENDIMENTO ............................................... 14 II.3.2 IDENTIFICAÇÃO DE RISCOS............................................................................ 15 II.3.2.1 Análise de Perigos e Operabilidade (Hazard and Operability Analysis – HazOp)............................................................................................................ 17 II.3.2.2 Identificação das Hipóteses Acidentais Relevantes........................................ 23 II.3.3 ESTIMATIVA DOS RISCOS................................................................................ 24 II.3.3.1 Caracterização dos Cenários Escolhidos.......................................................... 24 II.3.3.2 Cálculo das Freqüências dos Cenários............................................................. 25 II.3.3.3 Análise de Conseqüências e Vulnerabilidade...................................................27 II.3.3.4 Quantificação dos Riscos.................................................................................... 29 II.3.4 AVALIAÇÃO E TRATAMENTO DE RISCOS.................................................... 31 Capítulo III: METODOLOGIA....................................................................................... 32 III.1 INTRODUÇÃO...................................................................................................... 32 III.2 DEFINIÇÃO DO SISTEMA A SER ESTUDADO............................................. 33 III.2.1. CARACTERIZAÇÃO DO EMPREENDIMENTO E DA REGIÃO ................... 35 III.3 IDENTIFICAÇÃO DOS PERIGOS E CONSOLIDAÇÃO DAS HIPÓTESES ACIDENTAIS ......................................................................................... 36 III.3.1 IDENTIFICAÇÃO DOS PERIGOS....................................................................... 36 III.3.2 CONSOLIDAÇÃO DAS HIPÓTESES ACIDENTAIS......................................... 37 III.3.2.1 Identificação das Hipóteses Acidentais Mais Relevantes ............................. 37 III.3.2.2 Caracterização das Hipóteses Acidentais Mais Relevantes........................... 38 III.4 ESTIMATIVA DAS CONSEQÜÊNCIAS E AVALIAÇÃO DE VULNERABILIDADE ............................................................................................ 39 III.4.1 CRITÉRIOS PARA AS SIMULAÇÕES............................................................... 39 III.4.2 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS............................................................. 43 III.5 ESTIMATIVA DAS FREQÜÊNCIAS DE OCORRÊNCIA DOS CENÁRIOS ACIDENTAIS............................................................................................ 43 III.6 AVALIAÇÃO DOS RISCOS................................................................................ 44 III.6.1 RISCO SOCIAL..................................................................................................... 44 III.6.2 RISCO INDIVIDUAL............................................................................................ 45 III.6.3 TOLERABILIDADE DOS RISCOS...................................................................... 46 viii III.7 DESCRIÇÃO DO SOFTWARE UTILIZADO PARA A ANÁLISE DE CONSEQUÊNCIAS E VULNERABILIDADE: PHAST DNV................................... 46 Capítulo IV: O ESTUDO DE CASO................................................................................ 50 IV.1 INTRODUÇÃO...................................................................................................... 50 IV.2 CARACTERIZAÇÃO GERAL DA EMPRESA................................................. 50 IV.2.1 APRESENTAÇÃO................................................................................................. 50 IV.2.2 DO LOCAL............................................................................................................ 51 IV.2.2.1 Localização......................................................................................................... 51 IV.2.2.2 Clima e Meteorologia........................................................................................ 53 IV.2.2.3 Recursos Hídricos.............................................................................................. 56 IV.2.2.4 Geologia e Geomorfologia................................................................................ 56 IV.2.2.5 Solos.................................................................................................................... 57 IV.2.2.6 Vegetação........................................................................................................... 58 IV.2.2.7 Ocupação da Vizinhança.................................................................................. 59 IV.2.3 DESCRIÇÃO GERAL DAS INSTALAÇÕES E DO PROCESSO...................... 60 IV.2.3.1 Descrição do Processo....................................................................................... 62 IV.2.3.1.1 Captação, Compressão e Purificação............................................................... 62 IV.2.3.1.2 Secagem, Purificação, Condensação, Destilação e Sub-Resfriamento............ 63 IV.2.3.1.3 Sistema de Refrigeração com Amônia............................................................. 64 IV.2.3.1.4 Circuito de Refrigeração com Água................................................................. 64 IV.2.4 SISTEMAS DE SEGURANÇA............................................................................. 64 IV.2.3.1 Descrição do Sistema de Combate a Incêndio................................................ 64 IV.3 PRODUTOS ENVOLVIDOS NOS PROCESSOS E QUANTIDADES MOVIMENTADAS........................................................................... 65 IV.3.1 QUANTIDADE DE PRODUTOS MOVIMENTADOS....................................... 66 IV.3.2 TRANSPORTE DE PRODUTOS PERIGOSOS................................................... 66 IV.4 IDENTIFICAÇÃO DOS PERIGOS..................................................................... 66 IV.4.1 ANÁLISE DO HAZOP.......................................................................................... 67 IV.4.2 PLANILHAS DE HAZOP...................................................................................... 69 IV.4.3 ESTATÍSTICAS DOS CENÁRIOS ACIDENTAIS.............................................. 69 IV.4.4 CENÁRIOS ESCOLHIDOS E ÁRVORE DE EVENTOS.................................... 70 IV.5 ESTIMATIVA DAS CONSEQÜÊNCIAS E AVALIAÇÃO DA VULNERABILIDADE............................................................................................. 73 IV.5.1 CARACTERIZAÇÃO DOS CENÁRIOS ESCOLHIDOS.................................... 74 IV.5.2 CÁLCULO DAS ÁREAS VULNERÁVEIS......................................................... 85 IV.5.2.1 Área Vulnerável a Nuvem de Gás Tóxico....................................................... 87 IV.5.2.2 Área vulnerável a Radiação Térmica.............................................................. 88 IV.5.2.3 Área Vulnerável a Explosões............................................................................ 89 IV.5.3 ÁREAS VULNERÁVEIS...................................................................................... 90 IV.5.3.1 Área Vulnerável a Radiação Térmica............................................................. 90 IV.5.3.2 Área Vulnerável a Incêndio em Nuvem.......................................................... 97 IV.5.3.3 Área Vulnerável à Explosão............................................................................. 99 IV.5.3.4 Área Vulnerável à Nuvem Tóxica.................................................................... 101 ix IV.5.3.5 Mapeamento das Áreas Vulneráveis............................................................... 104 IV.6 RESULTADOS E DISCUSSÕES......................................................................... 113 Capítulo V: CONCLUSÕES............................................................................................. 118 Capítulo VI: REFERÊNCIAS........................................................................................... 119 x ÍNDICE DE FIGURAS Figura I.1: Síntese da Metodologia Aplicada para Análise de Risco Ambiental................. 5 Figura II.1: Etapas do Gerenciamento de Riscos................................................................. 13 Figura II.2: Metodologia para HazOp.................................................................................. 20 Figura II.3: Exemplo de Planilha para Estudo de Perigos e Operabilidade......................... 23 Figura II.4: Exemplo de Árvore de Eventos........................................................................ 26 Figura III.1: Fluxograma da Estrutura de uma AQR........................................................... 33 Figura III.2: Curva F-N de tolerabilidade para risco socialadotado pela FEEMA............. 45 Figura III.3: Curva F-N de tolerabilidade para risco social adotado pela CETESB............ 45 Figura IV.1: Imagem do Google Earth com a localização da área analisada...................... 52 Figura IV.2: Climatologias de Precipitação e Temperatura................................................. 54 Figura IV.3: Imagem do Google Earth com a localização da vizinhança da instalação industrial em análise............................................................................................................. 60 Figura IV.4: Número de Cenários Classificados em Cada Categoria de Risco................... 69 Figura IV.5: Árvore de Eventos do Evento Iniciador 02..................................................... 73 Figura IV.6A: Área Vulnerável a Nuvem Tóxica – DIA..................................................... 106 Figura IV.6B: Área Vulnerável a Nuvem Tóxica –NOITE ................................................ 106 Figura IV.7iA: Área Vulnerável a Radiação Térmica - Jato de fogo – DIA....................... 107 Figura IV.7iB: Área Vulnerável a Radiação Térmica - Jato de fogo – NOITE................... 107 Figura IV.7iiA: Área Vulnerável a Radiação Térmica - Jato de fogo – DIA...................... 108 Figura IV.7iiB: Área Vulnerável a Radiação Térmica - Jato de fogo – NOITE.................. 108 Figura IV.8A: Área Vulnerável a Incêndio em Nuvem – DIA............................................ 109 Figura IV.8B: Área Vulnerável a Incêndio em Nuvem – NOITE....................................... 109 Figura IV.9A: Área Vulnerável a Incêndio em Poça – DIA................................................ 110 Figura IV.9B: Área Vulnerável a Incêndio em Poça – NOITE........................................... 110 Figura IV.10A: Área Vulnerável a Bola de fogo – DIA...................................................... 111 Figura IV.10B: Área Vulnerável a Bola de fogo – NOITE................................................. 111 Figura IV.11A: Área Vulnerável a Explosão – DIA............................................................ 112 Figura IV.11B: Área Vulnerável a Explosão – NOITE...................................................... 112 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico IV.1: Temperatura média (oC) em Belo Horizonte no período 1961-1990.......... 55 Gráfico IV.2: Umidade relativa do ar média (%) em Belo Horizonte no período 1961-1990........................................................................................................................... 55 xi ÍNDICE DE MAPAS Mapa IV.1: Perímetro da GBH nas Unidades Litogeográficas do Estado........................ 57 ÍNDICE DE QUADROS Quadro II.1: Correlações de Probit para Vários Tipos de Exposição............................... 28 ÍNDICE DE TABELAS Tabela II.1: Parâmetros, Palavras-guias e Desvios........................................................... 21 Tabela II.2: Palavras-guias................................................................................................ 22 Tabela III.1: Alcance dos Efeitos Físicos exigidos pela CETESB e pela FEEMA.......... 42 Tabela IV.1: Dados Climatológicos da Região................................................................. 55 Tabela IV.2: Caracterização da vizinhança da instalação GÁSMIL................................. 59 Tabela IV.3: Distribuição da Área Construída.................................................................. 61 Tabela IV.4: Produtos da fábrica GÁSMIL...................................................................... 62 Tabela IV.5: Extintores..................................................................................................... 65 Tabela IV.6: Quantidades movimentadas dos principais produtos................................... 66 Tabela IV.7: Categorias de Freqüências do HazOp.......................................................... 67 Tabela IV.8 : Categorias de Conseqüências do HazOp.................................................... 68 Tabela IV.9: Categorias de Riscos do HazOp................................................................... 68 Tabela IV.10: Cenários escolhidos para simulações de conseqüências............................ 70 Tabela IV.11: Cenários referentes ao Evento Iniciador 01............................................... 75 Tabela IV.12: Cenários referentes ao Evento Iniciador 02............................................... 75 Tabela IV.13: Cenários referentes ao Evento Iniciador 03............................................... 76 Tabela IV.14: Cenários referentes ao Evento Iniciador 04............................................... 76 Tabela IV.15: Cenários referentes ao Evento Iniciador 05I.............................................. 77 Tabela IV.16: Cenários referentes ao Evento Iniciador 05II............................................. 78 Tabela IV.17: Cenários referentes ao Evento Iniciador 06............................................... 78 Tabela IV.18: Cenários referentes ao Evento Iniciador 07............................................... 79 Tabela IV.19: Cenários referentes ao Evento Iniciador 08............................................... 79 Tabela IV.20:Cenários referentes ao Evento Iniciador 09................................................ 80 Tabela IV.21: Cenários referentes ao Evento Iniciador 10............................................... 80 Tabela IV.22: Cenários referentes ao Evento Iniciador 11............................................... 81 Tabela IV.23: Cenários referentes ao Evento Iniciador 12............................................... 81 xii Tabela IV.24: Cenários referentes ao Evento Iniciador 13............................................... 82 Tabela IV.25:Cenários referentes ao Evento Iniciador 14................................................ 82 Tabela IV.26: Cenários referentes ao Evento Iniciador 15............................................... 83 Tabela IV.27: Cenários referentes ao Evento Iniciador 16............................................... 83 Tabela IV.28: Cenários referentes ao Evento Iniciador 17............................................... 84 Tabela IV.29: Cenários referentes ao Evento Iniciador 18............................................... 84 Tabela IV.30: Cenários referentes ao Evento Iniciador 19............................................... 85 Tabela IV.31: Relação Entre Probit e a Percentagem de Morte na Área Afetada............ 86 Tabela IV.32: Radiação Térmica X Efeito........................................................................ 88 Tabela IV.33: Níveis de Sobrepressão e Efeito................................................................. 90 Tabela IV.34: Áreas Vulneráveis à Radiação Térmica – Jato de fogo.............................. 91 Tabela IV.35: Áreas Vulneráveis à Radiação Térmica – Bola de fogo............................ 93 Tabela IV.36: Áreas Vulneráveis à Radiação Térmica – Incêndio em poça..................... 95 Tabela IV.37: Áreas Vulneráveis a Incêndio em Nuvem.................................................. 97 Tabela IV.38: Área Vulnerável à Explosão ..................................................................... 99 Tabela IV.39: Áreas vulneráveis à nuvem Tóxica............................................................ 102 Tabela IV.40: Consolidação dos resultados...................................................................... 113 1 Capítulo I INTRODUÇÃO I.1 APRESENTAÇÃO O homem em busca de maior conforto, além da satisfação de suas necessidades cada vez mais exigentes segue desenvolvendo novas tecnologias, sintetizando novas substâncias, criando novos materiais e descobrindo vertentes para a aplicação dos novos produtos gerados neste processo. Com isso, há a geração de subprodutos e rejeitos industriais igualmente novos, cujos efeitos são, conseqüentemente, de pouco ou nenhum domínio da comunidade científica. Além deste aspecto,é consenso que todo o processo produtivo está sujeito a falhas e perigos. Sejam elas humanas ou de equipamentos, as falhas podem desencadear situações sobre as quais não se tem controle acarretando conseqüências desastrosas. Isso pode ser historicamente comprovado pela ocorrência de acidentes de grandes proporções tais como: a explosão desastrosa em um reator de produção de caprolactama, em 1974, na cidade de Flixborough (Inglaterra) que acarretou a morte 28 pessoas; outro grande acidente em um reator químico, com liberação de dioxina, no ano de 1976, em Seveso (Itália); e ainda San Carlos (Espanha, 1978); Bhopal (Índia, 1984) com mais de 2.000 mortos; Cidade do México (México, 1984), Chernobyl (Ucrânia, 1986) e Piper Alpha (Mar do Norte, 1988). Esses acidentes de grande impacto demonstraram que quando os desvios da operação de uma determinada instalação ultrapassam os limites internos da instalação, podem resultar em danos ambientais muito severos. Tal fato contribuiu significativamente para o despertar das autoridades governamentais, da indústria e da sociedade em várias partes do mundo no sentido de buscar mecanismos mais rigorosos para a prevenção desses episódios que comprometem a segurança das pessoas e a qualidade do meio ambiente. Assim, a partir da década de 70, diferentes técnicas e métodos foram desenvolvidos nas indústrias bélica, aeronáutica e nuclear que, posteriormente, passaram a ser adaptados para a realização de estudos de análise e avaliação dos riscos associados a outras atividades industriais, em especial nas áreas de petróleo, química e petroquímica. 2 Concomitantemente ao desenvolvimento na área de avaliação de riscos e prevenção de perdas, foram estabelecidas diretrizes, regulamentos e leis sobre o tema, com o objetivo de reduzir ou evitar a ocorrência de acidentes industriais. No caso do Brasil, a gestão preventiva das atividades potencialmente poluidoras é regulada pela Política Nacional de Meio Ambiente, instituída pela Lei 6.938/1981, a partir da criação dos instrumentos de Avaliação de Impactos Ambientais e de Licenciamento Ambiental. Com isso, os estudos de análise de riscos passaram a ser incorporados na etapa de licenciamento de determinados tipos de empreendimentos, de forma que, além dos aspectos relacionados com a poluição crônica, também a prevenção de acidentes maiores fosse contemplada neste processo. Dessa forma, ao longo dos últimos vinte anos, a ferramenta de análise de riscos vem sendo utilizada por diversos órgãos ambientais, tais como a CETESB e a FEEMA como apoio ao processo de decisão durante a análise de licenças ambientais e também pelas empresas como um instrumento de gerenciamento do risco imposto ao meio ambiente e ao homem. Neste contexto, o presente trabalho consta de um estudo de caso de análise quantitativa de risco para aplicação na indústria química de gases. Nele, realiza-se uma revisão bibliográfica acerca dos termos de referência para Estudos de Análise de Risco mais utilizados para a indústria química de modo a reunir elementos suficientes para a escolha da melhor seqüência metodológica para a elaboração do Estudo de Caso de Análise de Risco Ambiental. A metodologia escolhida foi aplicada a uma simulação de condições reais de operação de uma planta de produção de dióxido de carbono. Dessa maneira, este estudo busca diagnosticar os riscos e mensurar as áreas atingidas no caso de um acidente de forma a gerenciar os riscos, seja direcionando investimentos em segurança para a eliminação ou mitigação do risco, seja na tomada de ações de contingência visando a minimização dos impactos ao meio ambiente, a preservação da saúde humana e à segurança da população. I.2 RELEVÂNCIA Cada vez mais se amplia a prática de avaliar os aspectos e impactos reais e potenciais, positivos e negativos associados às atividades de um empreendimento o que inclui o conceito de risco e benefícios ambientais gerados pela atividade. 3 É bem verdade que a Análise de Risco tem aplicabilidade em diversos campos além dos Seguros, onde se origina, e da Segurança Ambiental, tema deste trabalho. Ela está presente como uma ferramenta de auxílio também nos campos de Saúde Pública; de Planejamento Urbano seja na análise de áreas susceptíveis a deslizamentos, seja com o fim de remediação de áreas contaminadas; de Logística no transporte de produtos perigosos, por exemplo; além de áreas do saber como projetos de Tecnologia da Informação, etc. Segundo SCHECHTMAN, 2006, a importância da realização de uma Análise de Risco Ambiental fundamenta-se nos três aspectos pontuados a seguir: Atendimento à legislação ambiental No contexto de licenciamento ambiental de atividades utilizadoras de recursos ambientais consideradas efetiva ou potencialmente poluidoras, bem como de empreendimentos capazes de, sob qualquer forma, causar degradação ambiental, e sempre que requisitado pelo órgão ambiental competente o empreendedor deve realizar Estudos Ambientais como subsídio para avaliação de sua viabilidade, dentre os quais se encontra o Estudo de Análise de Risco. Redução da ocorrência de acidentes O Estudo de Análise de Riscos constitui uma ferramenta eficaz para avaliar os procedimentos de prevenção e controle de riscos permitindo a criação de um plano para o gerenciamento dos riscos que permite a administração das condições ambientes e situações de risco para cada perigo identificado. Além de auxiliar a tomada de decisão de investimentos em segurança, identificando parâmetros críticos de operação e áreas sensíveis que necessitam de salvaguardas mais complexas e rigorosas. Medidas de mitigação As medidas de mitigação adotadas nas empresas pró-ativas a partir da identificação das fontes de risco estão refletidas em seus planos de emergência para evitar que o agente estressor (massa ou energia) no ambiente provoque maiores impactos em função do inventário derramado, tempo de exposição e da área afetada. Este plano tem então uma importante função no sentido de constituir um planejamento logístico para ações de resposta e diminuição dos efeitos ao ambiente advindos de um acidente ambiental. Ele também abarca os procedimentos necessários para assegurar a “imagem da empresa” na mídia, que é utilizada como um dos seus itens de marketing ambiental. 4 I.3 OBJETIVOS O presente trabalho tem como objetivo geral apresentar um Estudo de Caso de Análise de Risco Ambiental aplicado à indústria de gases, mais especificamente à Planta de produção de dióxido de carbono GÁSMIL. Para tanto, como um dos objetivos específicos, foi pautada a revisão bibliográfica acerca da temática de análise de riscos a qual permitiu o conhecimento das técnicas desenvolvidas para a identificação dos riscos em uma instalação industrial e as ferramentas para o cálculo e para a avaliação qualitativa e quantitativa de riscos. Isso inclui os termos de referência para elaboração de estudos de análise de risco da FEEMA e da CETESB, e a aprendizagem da utilização do software Phast® V6.53.1 da Det Norsk Veritas (DNV) para a realização das simulações dos cenários acidentais. Adicionalmente, foi realizado um levantamento de dados para a caracterização ambiental da região em que a instalação industrial se localiza; além da compreensão ampla do processo produtivo da empresa de maneira a subsidiar o programa de simulação com os dados necessários para a realização do referido estudo. I.4 METODOLOGIA A análise de risco contida neste Estudo de Caso foi conduzida através de técnicas de análise de risco cuja aplicação sistemática resulta na identificação dos perigos potenciais decorrentes da operação de uma instalação industrial e na avaliação qualitativa e quantitativa dos efeitos físicos e riscos devido à liberação acidental de substâncias tóxicas e inflamáveis. As etapas da Análise de Risco das Instalações da fábrica de dióxidode carbono da empresa GÁSMIL foram feitas da seguinte forma: Definição dos objetivos da análise e delimitação das fronteiras abrangidas pela análise. Identificação dos cenários de acidentes relacionados com as substâncias tóxicas e inflamáveis através da aplicação da técnica de análise de risco HazOp – Análise de Perigos e Operacionalidade e de reuniões complementares. Caracterização dos cenários de acidentes, avaliação/quantificação dos efeitos físicos e dos riscos individual e social devido a formação de jato de fogo, incêndio em poça, incêndio em nuvem, explosão em nuvem, bola de fogo e nuvem tóxica. Para simulação das conseqüências foi utilizado o programa Phast® versão 6.53.1. 5 Na figura I.1 é apresentado um fluxograma que sintetiza a seqüência metodológica adotada para a realização desta análise quantitativa de risco ambiental. Figura I.1: Síntese da Metodologia Aplicada para Análise de Risco Ambiental Fonte: Elaboração própria, 2008 DESCRIÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DAS INSTALAÇÕES DE PROCESSO DESCRIÇÃO DO AMBIENTE (Condições Meteorológicas e Ocupação da Vizinhança) IDENTIFICAÇÃO DOS CENÁRIOS ACIDENTAIS ANÁLISE DE CONSEQÜÊNCIAS E VULNERABILIDADE ANÁLISE DE FREQÜÊNCIAS AVALIAÇÃO DOS RISCOS 6 Capítulo II CARACTERIZAÇÃO TEÓRICA II.1 RISCO: ALGUNS CONCEITOS Historicamente o homem convive com o risco sendo instigado a conhecê-lo, desafiá-lo e, em alguns casos, até superá-lo. O risco sempre estimulou o homem e a sua superação marca o surgimento das grandes conquistas do conhecimento humano. Por conseguinte, risco é uma palavra constantemente utilizada no dia-a-dia das pessoas e empregada nas mais diversas áreas. Geralmente seu significado está associado a possibilidade de ocorrência de um dado evento no futuro, ou seja, representa a chance de algo acontecer. O conceito de risco pode ser definido como a combinação entre a probabilidade de um evento ocorrer e suas conseqüências (ISO/IEC, 2002). Assim, outro aspecto que se pode inferir deste conceito são as conseqüências ou os efeitos esperados dada a ocorrência do evento. Embora o senso comum atribua à palavra risco conseqüências negativas talvez pelo fato de atrelar seu o conceito ao de perigo e/ou dano, no caso de uma organização empresarial, estas podem constituir oportunidades de benefício ou ameaças ao sucesso. No âmbito de uma empresa os riscos são classificados em riscos especulativos (ou dinâmicos) e riscos puros (ou estáticos). Os riscos especulativos existem quando há uma possibilidade de ganho ou uma chance de perda enquanto que os riscos puros envolvem apenas a chance de perda, não há possibilidade de ganho ou de lucro. (MORGADO, p. 6, 2005). De uma maneira ampla, o gerenciamento de riscos é cada vez mais reconhecido como sendo responsável por tratar-se de ambos os aspectos do risco, os positivos e os negativos. (AIRMIC, ALARM, IRM; 2002) Para compreendermos melhor o conceito de risco empregado neste trabalho cabe colocar as seguintes definições disponíveis no site da CETESB: Perigo - uma ou mais condições, físicas ou químicas, com potencial para causar danos às pessoas, à propriedade, ao meio ambiente ou à combinação desses; e Dano - efeito adverso à integridade física de um organismo. 7 O risco é a medida de perda econômica e/ou danos à vida, resultante da combinação entre a freqüência de ocorrência e a magnitude das perdas ou danos (conseqüências). Ou seja, o risco representa a magnitude dos danos ou perdas quando o evento perigoso se torna real. Sob a ótica ambiental, os eventos estão relacionados a conseqüências sobre bens tutelados como o homem, uma espécie vegetal ou animal, ou ainda propriedades e equipamentos. São exemplos os efeitos das substâncias químicas consideradas poluentes que podem decorrer das emissões contínuas ou intermitentes provenientes das indústrias, das diversas formas de transporte ou, genericamente, da atividade antrópica (CETESB). Cabe também colocar os conceitos de acidente e incidente, termos que freqüentemente causam confusão no âmbito da disciplina de segurança. Segundo Perrow (apud GARCIA, 2007), a diferenciação entre ambos é caracterizada de acordo com uma divisão crescente da amplitude de atuação dos distúrbios nos sistemas. O autor explica que os sistemas estão divididos em quatro níveis: unidades, partes, subsistemas e o próprio sistema como um todo. Os incidentes envolvem estragos ou falhas a partes ou unidades do sistema, ou seja, atuam no primeiro e/ou no segundo nível, ainda que possam causar paradas na produção. Já os acidentes envolvem estragos ou falhas nos subsistemas e no sistema de uma forma global, atuando no terceiro e/ou quarto nível, envolvendo então, danos substanciais às pessoas, objetos e ao meio ambiente. De acordo com esta classificação podemos dizer que os incidentes são os eventos mais comuns de ocorrerem nos sistemas industriais, ao passo que os acidentes são eventos menos freqüentes. Agora, podemos definir risco ambiental como a conjugação da categoria de freqüência ou probabilidade com a categoria de gravidade de um incidente de poluição por um agente estressor1 provocada por um conjunto de situações e circunstâncias específicas, como falhas operacionais, humanas e de equipamentos (SCHECHTMAN, 2006). De acordo com este conceito, Schechtman (2006) caracteriza o risco de um acidente como um conjunto formado por três elementos, a saber: Risco = {Cenário, Probabilidade, Conseqüências}; Cenário: O evento de acidente ocorrer e atingir os ecossistemas sensíveis. 1 Agente estressor: Substância química, material ou produto manipulado, transportado ou processado em unidades industriais ou do empreendimento que interfere na homeostase ambiental. 8 Probabilidade: Produto das probabilidades de um evento acontecer e do recurso natural ser atingido por este evento. Conseqüência: Danos ao meio ambiente capazes de alterar as propriedades físicas, químicas, biológicas da matéria, energia ou ecossistema específico com tempo de reparação lenta, gradual ou impossível. Risco ambiental = (Probabilidade x Conseqüências) Cenários A partir do exposto, fica fácil compreender que a perspectiva de risco a ser adotada para efeitos de gerenciamento de riscos de segurança ambiental deva ser negativa, ou seja, trata-se de risco puro. Por conseguinte, tal gerenciamento é centrado na prevenção e atenuação de acidentes ambientais como veremos a seguir. II.2 GERENCIAMENTO DE RISCOS Uma maneira de conviver com a probabilidade de que eventos futuros poderão causar efeitos adversos é gerenciando os riscos. O gerenciamento de riscos consiste numa filosofia para o manejo das incertezas e ameaças no âmbito de qualquer tipo de organização humana, ou seja, é o processo metódico de identificação e tratamento dos riscos inerentes às atividades de uma organização. Há quarenta anos, “risk management” era o mesmo que “surveying”, ou seja, restringia-se à inspeção de riscos. Atualmente, muitos acreditam que fazer gerenciamento de risco é determinar seu dano máximo provável. Assim, os profissionais ligados à área de seguros consideram a gerência de riscos como uma ciência que se ocupa basicamente dos chamados riscos seguráveis e da redução dos custos do seguro (MORGADO & NOBREGA, 2002 apud VARANDA, 2006). Para banqueiros e profissionais da área financeira, gerenciamento de riscos é o uso de técnicas sofisticadas de hedging (proteção de ativos financeiros) e o manejo adequado de taxas de juros. Para muitos políticos, analistas sociais e acadêmicos, ele representa o controle de situações que afetam ou podem afetar o meio ambiente, e que são decorrentes do crescente e desordenado avanço tecnológico. Para administradores hospitalares, significa o mesmo que garantia da qualidade dos serviços prestados aos pacientes ou biossegurança.9 Para os profissionais da área de segurança, traduz-se fundamentalmente na redução de doenças e acidentes do trabalho e acidentes com danos à propriedade. Para a CETESB, o gerenciamento de riscos é o processo de controle de riscos compreendendo a formulação e a implantação de medidas e procedimentos técnicos e administrativos que têm por objetivo prevenir, reduzir e controlar os riscos, bem como manter uma instalação operando dentro de padrões de segurança considerados toleráveis ao longo de sua vida útil. Portanto, o gerenciamento de riscos tem o intuito de atingir o máximo benefício sustentado de cada atividade através da eliminação ou redução dos obstáculos que possam surgir e impedir que seus objetivos se realizem. Por isso, constitui um elemento central da gestão estratégica de qualquer tipo de organização humana. Ele pressupõe o entendimento de todos os fatores, os externos e os internos à organização que podem afetá-la positiva ou negativamente, acarretando o aumento da probabilidade de sucesso, e a redução da probabilidade de insucesso e da incerteza de alcançar seus objetivos gerais. A gestão dos riscos protege e agrega valor à organização e às suas partes interessadas no momento em que apóia os objetivos da organização ao (AIRMIC, ALARM, IRM; 2002): Fornecer uma visão geral da organização que permite a futura atividade ocorrer de uma maneira consistente e controlada; Melhorar o processo de tomada de decisões, planejamento e hierarquização pela compreensão completa e estruturada da atividade do negócio, volatilidade e oportunidades e ameaças de projetos; Contribuir para a utilização / alocação de capital e de recursos mais eficiente dentro da organização; Reduzir a volatilidade em áreas não essenciais de negócio; Proteger e valorizar os ativos e a imagem da companhia; Desenvolver e apoiar as pessoas e a base de conhecimento da organização; e Otimizar a eficiência operacional. O gerenciamento de riscos deve ser um processo em contínuo desenvolvimento que acompanha a criação e a implantação de qualquer estratégia da organização. Este deve incluir 10 os riscos em torno das atividades atuais, as do passado e, em especial, as atividades futuras da organização. Sua filosofia deve ser integrada à cultura da organização através de uma política eficaz e de um programa conduzido pelos mais altos gerentes. Para isso, é preciso traduzir a estratégia em objetivos táticos e operacionais, atribuindo responsabilidades a toda a organização, para cada gerente e trabalhador responsável pela gestão de risco, como parte do seu trabalho. A organização, representada pela alta administração e pelos gerentes, deve ter em mente que será vital que esteja preparada hoje, para enfrentar as incertezas do futuro, contemplando não só os riscos puros ou financeiros tradicionais, como também os problemas que afligem toda a sociedade e que, de uma forma ou de outra, acabam afetando também a empresa, como as questões relativas às drogas, ao meio ambiente, à Aids, aos produtos cancerígenos, etc. Segundo SCHECHTMAN (2006), até o início da década de 70, a questão de segurança na indústria em geral era tratada unicamente no âmbito das empresas, sem maiores interferências externas do governo ou da sociedade. Os fatores de segurança eram considerados nas normas e códigos de projeto e as ações de segurança eram previstas para o caso de desvios do projeto, possíveis de ocorrer por fatores, tais como: erros humanos, manutenção inadequada e interações do sistema e/ou equipamentos com o meio ambiente. Hoje a questão ambiental tem importância inquestionável na agenda pública dos países e a sociedade atual, mais complexa constituída de consumidores e usuários de serviços mais exigentes, contribui significativamente para a crescente necessidade da adoção dessa postura mais abrangente frente aos riscos. II.2.1 ESTUDOS DE ANÁLISE DE RISCO AMBIENTAL A Análise de Risco Ambiental constitui parte integrante do estudo ambiental de todas as atividades potencialmente poluidoras tais como aquelas que envolvem a manipulação de substâncias químicas consideradas altamente perigosas como a amônia, o cloro, a acetona, os metais pesados, uma série de hidrocarbonetos, entre outros. Data de sua origem que o termo análise de risco ambiental associa-se ao estudo dos riscos toxicológicos a que os humanos estariam expostos devido à presença de substâncias artificiais no ambiente (CAMACHO, 2004). Hoje, contudo, esse conceito tornou-se mais amplo no momento em que considera na análise, além do meio ambiente físico e ecológico, o meio 11 ambiente humano. Desse modo, o estudo de análise de risco ambiental concentra-se nos riscos que as atividades humanas impõem ao ambiente como um todo, incluindo-se aí os riscos aos próprios seres humanos e englobando tanto a análise de risco ecológica quanto a análise de risco humano. Inicialmente a metodologia de análise de riscos era empregada em processos de tomada de decisão envolvendo riscos tecnológicos, tendo como foco a saúde e a segurança dos trabalhadores. Apenas a partir dos anos 80 começa-se a trabalhar com o risco ambiental que se caracteriza por ser mais abrangente, visando, além da proteção aos trabalhadores, a proteção à comunidade do entorno do empreendimento bem como ao meio ambiente (GUIMARÃES, 2003 apud RODRIGUES, 2006). Nesta ótica, cabe colocar a diferença entre segurança pessoal ou ocupacional e segurança de processo. Perigos e/ou riscos pessoais ou ocupacionais, tais como escorregões, quedas, cortes e acidentes com veículos geralmente produzem efeitos sobre um único trabalhador. Por outro lado, perigos e/ou riscos de processo podem ocasionar acidentes maiores envolvendo o vazamento de materiais potencialmente perigosos, incêndios e explosões, ou ambos. Incidentes e acidentes envolvendo segurança de processo podem ter efeitos catastróficos e podem resultar em múltiplas mortes e feridos, assim como danos substanciais à economia, à propriedade e ao meio-ambiente. Incidentes e acidentes desse tipo podem ferir tanto os trabalhadores no interior das indústrias quanto ao público que reside nas vizinhanças. Essa é a razão pela qual o gerenciamento de segurança de processo está focado no projeto e engenharia de instalações, análises de perigos e riscos, análise e investigação de incidentes e acidentes, gerenciamento de modificações, inspeção, testes e manutenção de equipamentos, alarmes e controles de processo, procedimentos de operação e manutenção, treinamento de pessoal e fatores humanos. E, desse modo, medições tradicionais na área de segurança tais como taxas de acidentes com lesões, taxas de acidentes com perda de tempo, e dias de trabalho perdidos, podem não ser bons indicadores do desempenho da segurança de processo. (Center For Chemical Process Safety / Process Safety Beacon, Julho 2008). O estudo de análise de risco é a ferramenta utilizada para se estimar o risco de processo de um empreendimento. Seu emprego predominante acontece durante o processo de licenciamento ambiental de fontes, ou empreendimentos, potencialmente geradores de acidentes ambientais. Vale lembrar que cabe aos órgãos ambientais identificar tais fontes e, com base em critérios previamente estabelecidos, requerer a apresentação do estudo. 12 Com a estimativa do risco realizada, é possível comparar as diversas formas de expressão do risco com padrões previamente estabelecidos pelo órgão ambiental, fazendo-se então a avaliação do risco, sendo, portanto, possível decidir sobre a viabilidade ambiental de um empreendimento. Desse modo, é possível estimar e avaliar o risco dessas atividades, bem como propor formas de gerenciamento desse risco. O processo de gerenciamento de risco engloba as etapas de análise e de avaliação de risco e compreende ainda a posterior verificação da eficiência das medidas gerenciais adotadas(Figura II.1). Ele é calcado na aplicação de técnicas modernas e gera benefícios que podem ser sintetizados nos seguintes pontos (MORGADO, p. 12, 2005): Reformulação das práticas de gerenciamento de segurança industrial, em todos os seus níveis; Revisão de práticas tradicionais e de códigos, normas, padrões e regulamentações obsoletas; Desenvolvimento de técnicas para a identificação e quantificação de perigos; Formulação e avaliação de critérios de aceitabilidade de risco; Elaboração e implantação de sistemas de resposta para emergências. 13 Figura II.1: Etapas do Gerenciamento de Riscos Fonte: Elaboração própria (Baseado em AIRMIC, ALARM, IRM, 2002) II.3 ANÁLISE DE RISCOS Por definição, analisar um risco é identificar e discutir todas as possibilidades de ocorrência do acidente, na tentativa de se evitar que ele aconteça. A etapa de análise de riscos abarca os processos de identificação, descrição e estimativa dos riscos. (MORGADO, p. 11, 2005). A condução de uma análise de risco torna-se necessária para que se conheçam os riscos associados a uma atividade; para que problemas potenciais que podem resultar em conseqüências severas a uma operação sejam antecipados; quando são detectados repetidos problemas envolvendo danos, atrasos, lesões ou mortes na operação; nos casos em que as regras de segurança devam ser estabelecidas antes do início de uma atividade; e para que as informações sobre os riscos sejam obtidas com acurácia. (MORGADO, p. 13, 2005). Existem três níveis para os quais a análise de risco pode ser realizada: i. Análise Preliminar; Gerenciamento de Riscos Análise de Riscos Avaliação dos Riscos Tratamento dos Riscos Identificação dos Perigos Estimativa do Risco Comparação com o Padrão Redução do Risco 14 ii. Análise de Vulnerabilidade; e iii. Análise de Risco. A Análise Preliminar é um estudo qualitativo que visa identificar os perigos associáveis às instalações e seus potenciais desdobramentos em cenários acidentais com danos a pessoas, instalações ou meio ambiente. A Análise de Vulnerabilidade objetiva delimitar os danos potencialmente originados a partir do local da liberação, através da estimativa da extensão dos efeitos físicos, para as hipóteses acidentais previamente selecionadas. Ou seja, são medidas as conseqüências dos cenários de acidentes. Para este cálculo é necessário o conhecimento das condições operacionais da instalação, dados dos produtos movimentados e das condições atmosféricas da região. Já na fase de Análise de Risco o risco é efetivamente calculado a partir da determinação da freqüência de ocorrência dos cenários de acidente selecionados. Para a execução dessas análises foram criadas muitas técnicas que serão descritas a seguir. Essas técnicas têm evoluído junto com os demais conhecimentos humanos, e algumas ferramentas hoje disponíveis permitem com que a análise de riscos seja realizada com elevado nível de profissionalismo. Vale ressaltar que a análise de riscos pressupõe que os indivíduos nela envolvidos tenham uma perfeita visão sistemática dos processos operacionais dos temas em análise. Ou seja, eles devem entender que existem sistemas e subsistemas dependentes, de forma que, se um subsistema está funcionando mal, pode estar comprometendo um sistema principal e caminhando gradativamente para a efetivação de um acidente. Além disso, devem conhecer a região do entorno do local onde se processa a atividade do empreendimento e as características desse local que podem influenciar e serem influenciadas pela instalação. II.3.1 CARACTERIZAÇÃO DO EMPREENDIMENTO Antes de iniciar o processo de identificação de riscos é de especial importância para um estudo ambiental conhecer as características do empreendimento. Este processo consiste, segundo SCHECHTMAN (2006), na realização de uma “análise crítica” do empreendimento. Nela são contemplados os aspectos relativos às suas atividades tais como, características de projeto e operacionais, substâncias envolvidas, as tecnologias 15 empregadas, a existência de equipamentos de controle e proteção, bem como das peculiaridades da região onde o mesmo será instalado. Esta descrição deve enfocar os aspectos ambientais relevantes à atividade, ou seja, as características físicas, geográficas, hidrológicas como a identificação dos corpos d’água da região, as características climáticas e meteorológicas, a ocupação da vizinhança e os ecossistemas adjacentes e possíveis de serem atingidos. Esta fase inicial para o desenvolvimento do estudo é muito importante porque nela são estabelecidos de forma clara os limites, isto é, as fronteiras e como os sistemas serão estudados. Ou seja, as fronteiras, os objetivos, e o escopo definem até onde se vai investigar e com que grau de profundidade (SCHECHTMAN, 2006). II.3.2 IDENTIFICAÇÃO DE RISCOS A identificação de riscos é o primeiro nível de uma análise de riscos, constituindo a análise preliminar. Esta deve ser abordada de maneira metódica a fim de garantir que todas as atividades significativas da organização tenham sido identificadas e todos os riscos decorrentes destas atividades estejam definidos. Esta etapa depende muito da experiência do profissional. É necessário que ele tenha facilidade de identificar situações que podem levar a um acidente. Por isso, embora a identificação de riscos possa ser realizada por consultores externos, uma abordagem conduzida com recursos humanos da própria companhia, devidamente comunicada, de processos e ferramentas coerentes e bem coordenados é provavelmente mais eficaz. A apropriação interna do processo de gestão dos riscos é essencial. (MORGADO, p. 10, 2005) No processo de identificação de riscos lança-se mão da aplicação de técnicas estruturadas para a identificação das possíveis seqüências de acidentes, e para a definição dos cenários acidentais a serem estudados de forma detalhada, as chamadas Técnicas de Análise de Riscos. A utilização de uma estrutura bem concebida é necessária para garantir o processo abrangente de identificação de riscos, e sua posterior descrição e avaliação. Para tal o gerente de riscos conta com algumas ferramentas auxiliares às Técnicas de Análise de Risco, tais como: questionários próprios, exame de manuais, instruções, balanços e outros documentos da empresa, visitas às instalações etc. 16 Além disso, um “brainstorming” entre os técnicos da área, com a supervisão do gerente de risco ajuda a revelar alguns riscos que podem não ser percebidos devido à intimidade estabelecida entre o risco e o indivíduo que cria uma falsa sensação de segurança e o leva a subestimar a condição de perigo. Esta situação está ligada a ambientes com baixo índice de sinistralidade, aqueles em que a qualidade do fator humano ou suas habilidades, das condições ambientais ou do equipamento e material empregados deve ser máxima. No entanto, podemos nos aproximar da condição de perigo quando há alterações nesses níveis de qualidade, que podem ser previsíveis ou não. (MORGADO, p. 10, 2005). A elaboração de uma Análise Histórica de acidentes também constitui uma importante ferramenta para subsidiar a identificação dos perigos na instalação em estudo e, além disso, fornece um bom indicador da freqüência de ocorrência de certos tipos de acidente. Esta análise pode ser realizada por meio da extração de informações de banco de dados, como exemplo há o banco de dados internacional Minerals Management Service (MMS) e o Worldwide Offshore Accident Databank (WOAD), banco de dados administrado pela Det Norsk Veritas (DNV) para o setor de petróleo e gás, além dos dados de acidentes disponíveis no Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA) e em outros órgãos ambientais e demais dados estatísticos de acidentes em atividades compatíveis às do empreendimento em estudo. As técnicas deanálise de riscos objetivam identificar os cenários de acidentes de um empreendimento, estudando-se os eventos capazes de ocasionar os acidentes e suas principais conseqüências. MORGADO (p. 12, 2005) afirma que muitos fatores contribuem para a busca de técnicas mais adequadas ao gerenciamento de riscos e ao controle de perdas. Dentre eles podemos citar os fatores tecnológicos que surgem em conseqüência do desenvolvimento de processos mais complexos, o uso de novos materiais e substâncias, condições operacionais (pressão, temperatura) mais severas; e os fatores econômicos como o aumento de escala de produção das plantas industriais. Há ainda os fatores sociais como os casos em que há um crescimento e/ou adensamento demográfico direcionado às áreas industriais; a organização da sociedade e a preocupação quanto ao meio ambiente e à segurança. Isso acarreta o aumento da segurança das plantas industriais para a sua operação e para a sociedade. 17 Existem diversas técnicas para a identificação dos perigos em uma instalação industrial e a escolha por uma ou outra depende do empreendimento e do detalhamento necessário de maneira a configurar a metodologia mais adequada para o caso em estudo. Entre essas diversas técnicas as mais comumente utilizadas são: “E se ?” (What If ?) / Lista de Verificação; Análise de Modos e Efeitos de Falhas (FMEA); Análise Preliminar de Perigos (APP); e Análise de Perigos e Operabilidade (Hazard and Operability Analysis - HazOp). É verdade que outras técnicas também podem ser aplicadas para o mesmo fim. Elas, porém, devem ser adequadas à instalação em estudo. Alguns fatores que determinam a escolha do tipo de análise a ser realizada são a qualidade e profundidade de informação desejada; a disponibilidade de informações; o custo da análise; o tempo disponível antes que as decisões e as ações devam ser tomadas; e a disponibilidade de pessoal para assistir o processo. (MORGADO, p. 13, 2005). Essas técnicas fornecem uma avaliação qualitativa das conseqüências e suas severidades, a consolidação dos cenários acidentais e finalmente uma hierarquização qualitativa dos riscos associados à operação de uma planta. No presente trabalho foi empregada a técnica de Análise de Perigos e Operabilidade (Hazard and Operability Analysis - HazOp) apresentada a seguir. II.3.2.1 Análise de Perigos e Operabilidade (Hazard and Operability Analysis - HazOp) A técnica denominada de Análise de Perigos e Operabilidade (Hazard and Operability - HazOp), como sugere o nome, objetiva identificar os perigos inerentes a sistemas operacionais, assim como problemas de operabilidade que possam prejudicar a eficiência da operação e/ou a qualidade do produto. Os perigos e os problemas de operabilidade são caracterizados por desvios (anomalias) dos parâmetros de processo em relação ao projeto ou na fase de operação de uma instalação, identificando suas causas e conseqüências. 18 Logo, esta análise identifica os perigos potenciais no processo, provenientes de interações do sistema ou de condições excepcionais de operação, resultando em uma avaliação qualitativa do risco. A metodologia de HazOp foi desenvolvida na década de 60, sendo popularizada apenas na década de 90 e hoje constitui a técnica mais utilizada para análise de perigos no processo. (ABS Consulting, 2006) O HazOp vai além da identificação dos riscos pois também identifica os problemas de operacionalidade os quais, embora não sejam perigosos, podem comprometer a capacidade do sistema em alcançar a produtividade para o qual foi projetado. De acordo com o escopo do estudo, esta técnica pode enfocar a segurança dos empregados, do público externo e do meio ambiente, como também a perda de equipamentos e das instalações, a perda de produção e da qualidade final do produto, entre outros. A realização de um HazOp requer uma compreensão ampla acerca das operações da planta que se baseiam em consultas a desenhos, diagrama de instrumentações e tubulações - P&ID's, plantas de disposição física da instalação, procedimentos operacionais, entre outros documentos. Cabe colocar a necessidade de que estes documentos estejam atualizados para que sejam avaliadas as situações reais de perigo. Conseqüentemente, o momento ótimo de condução de um HazOp é na fase final do projeto em que o mesmo se encontra suficientemente consolidado e nesta etapa ainda é possível fazer alterações no projeto visando a redução dos riscos sem adicionar grandes custos ao mesmo. (MORGADO, p. 74, 2005). O HazOp pode, no entanto, ser conduzido em qualquer estágio da vida de uma instalação. Muitas plantas antigas estão melhorando seus sistemas de instrumentação e controle baseando-se em resultados obtidos com a aplicação do HazOp. Na fase de projeto, esta técnica dá suporte a uma série de decisões na medida em que serve como um mecanismo de revisão de segurança influindo na decisão de se construir e na definição do local, ou na decisão de compra de um equipamento. Para instalações antigas, o HazOp fornece subsídios para a melhoria da segurança de sistemas existentes através dos resultados de checagens de instruções correntes quando se conduz a verificação dos procedimentos de operação e/ou de segurança, e através da verificação de que a instrumentação de segurança está reagindo aos possíveis desvios. 19 Segundo a CETESB, os principais resultados obtidos do HazOp são: A identificação de desvios que conduzem a eventos indesejáveis; A identificação das causas que podem ocasionar desvios do processo; A avaliação das possíveis conseqüências geradas por desvios operacionais; As recomendações para a prevenção de eventos perigosos ou minimização de possíveis conseqüências. O HazOp é um processo sistemático que visa, através do estímulo à imaginação da equipe de análise, levantar e entender todas as situações em que o processo em estudo pode apresentar um problema, ou ser operado incorretamente. (ABS Consulting, 2006) Para isso, é realizada a revisão da instalação por meio de reuniões compostas por uma equipe multidisciplinar de especialistas em que o líder incita a participação dos demais membros utilizando uma série de perguntas objetivas. Nas reuniões cada segmento de um sistema é examinado sistematicamente para descobrir como os desvios dos propósitos de projeto e operação podem ocorrer. A vantagem do estudo conduzido por especialistas diversos é que possuem diferentes back- grounds e podem interagir e identificar melhor os problemas quando trabalham juntos do que quando o fazem separadamente e combinam seus resultados. Outra vantagem dessa discussão em grupo (brainstorming) é o fato de estimular a criatividade e gerar idéias. Conseqüentemente, o processo requer que todos os membros do grupo participem (a quantidade deve gerar qualidade neste caso). (MORGADO, p. 74, 2005). No entanto, cabe colocar que é importante que o time não seja muito grande para que todos possam efetivamente contribuir para a análise. A Figura II.2 abaixo sintetiza a metodologia de aplicação do HazOp de palavras-guias que será descrita em seguida. 20 Figura II.2: Metodologia para HazOp Fonte: Elaboração própria, 2008 Dividir o Sistema em blocos Escolher um bloco Identificar os parâmetros do processo Escolher um parâmetro Aplicar a palavra-guia ao parâmetro Identificar causas, conseqüências, risco e medidas preventivas/ corretivas Há mais palavras- guias para o parâmetro? Sim Sim Não Há mais parâmetros para o bloco? Não 21 Inicialmente, a planta é dividida em blocos ou trechos de estudo pela equipe a partir da demarcação de pontos específicos do sistema (os nós) entre os quais existem componentes como bombas, vasos e trocadores de calor, entre outros. A equipe deve atentar para que num mesmo bloco de estudo esteja contida a causa do desvio do cenário em análise.Geralmente a equipe seleciona o trecho que representa o início do processo, prosseguindo a análise no sentido do seu fluxo natural. Após a definição da seção a ser analisada, o líder pede para o especialista do processo explicar as intenções de projeto daquela seção para a equipe. A partir daí, segue-se a aplicação de perguntas de maneira estruturada e sistemática através da seleção de um parâmetro do conjunto de parâmetros estabelecidos para o processo ou operação em análise (Tabela II.1) e posterior combinação à uma palavra-guia (Tabela II.2) constituindo assim um desvio. A aplicação de palavras-guias visa garantir que o projeto ou o sistema seja explorado de todas as maneiras possíveis. Tabela II.1: Parâmetros, Palavras-guias e Desvios Parâmetro Palavra-guia Desvio Fluxo Não Sem fluxo Menor Menos fluxo Maior Mais fluxo Reverso Fluxo reverso Também Contaminação Pressão Menor Pressão baixa Maior Pressão alta Temperatura Menor Baixa temperatura Maior Alta temperatura Nível Menor Nível baixo Maior Nível alto Viscosidade Menor Viscosidade baixa Maior Viscosidade alta Reação Não Nenhuma reação Menor Reação incompleta Maior Reação descontrolada Reverso Reação reversa Também Reação secundária Concentração Menor Concentração baixa Maior Concentração alta Fonte: Elaboração própria (Baseado em CAMACHO, 2004 e CETESB, 2001) 22 Tabela II.2: Palavras-guias PALAVRA-GUIA SIGNIFICADO Bem como, Também Aumento qualitativo Maior (alto, longo) Acréscimo quantitativo Menor (baixo, curto) Decréscimo quantitativo Não (sem) Negação da intenção de projeto Outro que Substituição completa Parte de Diminuição qualitativa Reverso Oposto lógico da intenção de projeto Fonte: Elaboração própria (Baseado em CAMACHO, 2004 e CETESB, 2001) Caso a equipe defina que o desvio pode produzir conseqüências de interesse, passa-se a identificar todas as suas causas plausíveis. Se as causas e conseqüências são realísticas e significativas, elas são registradas. Em alguns casos, o grupo identifica o desvio, por ex., com causa realística, mas de conseqüência desconhecida (ex: reação desconhecida de produto), e então são sugeridos estudos de acompanhamento para determinar as possíveis conseqüências. (MORGADO, p. 75, 2005). Identificadas as causas e conseqüências plausíveis e significativas, a equipe passa a avaliar os sistemas de proteção para determinar se estes são suficientes. Ou seja, as salvaguardas são listadas e o risco é avaliado. Caso o risco não seja aceitável com as salvaguardas existentes, a equipe tem de relatar o fato à gerência, em geral por meio de um plano de ação, e buscar medidas para prevenir que o desvio ocorra ou proteger-se de suas conseqüências a fim de mitigar o risco. É essencial que as ações e recomendações listadas sejam claras, concisas, inequívocas, relevantes para o problema identificado e, enfim, que sejam executadas. A equipe então reaplica esse procedimento para cada uma das outras palavras-guia, e para todos os outros parâmetros, até que cada seção de processo da planta tenha sido analisada. Com a metodologia descrita, o grupo identifica um número razoavelmente grande de desvios, cada um dos quais deve então ser considerado de maneira tal que suas causas e conseqüências potenciais possam ser identificadas. Desse modo, a organização do estudo é de extrema importância no processo de desenvolvimento do HazOp e se torna mais evidente quanto mais complexo é o sistema estudado. 23 Segundo MORGADO (p. 75, 2005), além da organização, o sucesso do HazOp depende de vários fatores, dentre eles: Precisão e perfeição dos desenhos e demais dados utilizados; Visão e interação do grupo com o sistema estudado; Habilidade do grupo em usar o enfoque como um subsídio para sua imaginação na visualização dos desvios, causas e conseqüências; Habilidade do grupo em se concentrar nos riscos mais sérios. A maneira de ajudar na organização durante o desenvolvimento desta metodologia é através da utilização de uma planilha como sugere a Figura II.3. HAZOP - Estudo de Perigo e Operabilidade Unidade: Sistema: Folha: Data: Equipamento/Linha: Equipe HazOp: ITEM PALAVRA-GUIA PARÂMETRO DESVIO CAUSAS CONSEQUÊNCIAS RECOMENDAÇÕES Figura II.3: Exemplo de Planilha para Estudo de Perigos e Operabilidade Fonte: Elaboração própria (Baseado em CAMACHO, 2004 e CETESB, 2001) II.3.2.2 Identificação das Hipóteses Acidentais Relevantes Após a Identificação dos Riscos são organizadas e estudadas todas as hipóteses acidentais identificadas e é feita a escolha das mais relevantes que serão objeto da análise quantitativa. Para isso, são estipulados critérios para seleção das hipóteses acidentais que apresentam possibilidade de causar danos mais severos à população e ao meio ambiente. Os órgãos ambientais como a CETESB e a FEEMA fornecem orientações acerca desta escolha. 24 II.3.3 ESTIMATIVA DOS RISCOS Conforme exposto na seção II.1, o risco de um acidente fica perfeitamente caracterizado quantitativamente como um conjunto formado por três elementos, a saber: Cenário, Freqüência e Conseqüência. Logo, para que possamos quantificar o risco é preciso definir e caracterizar bem os cenários escolhidos, explicitando a freqüência esperada de ocorrência do cenário, estimando a magnitude dos efeitos físicos decorrentes e mensurando as áreas vulneráveis a esses efeitos. II.3.3.1 Caracterização dos Cenários Escolhidos O cenário de acidente, definido na análise quantitativa de riscos, consiste na composição da ocorrência de um evento iniciador de acidente e das diferentes possibilidades de evolução do acidente, dependendo da performance dos sistemas de proteção, das várias possibilidades de condições atmosféricas no instante do acidente e da presença ou não de eventuais fontes de ignição, no caso de acidente envolvendo gás inflamável. A freqüência esperada de ocorrência do cenário é referida a um certo intervalo de tempo, normalmente considera-se o período de 1 (um) ano, de modo que o risco seja obtido em uma base anual. Desse modo, antes de conduzir a estimativa dos riscos, é necessário desmembrar cada hipótese acidental em cenários que devem abarcar todas as possibilidades de ocorrência dessa hipótese; além de consolidá-los de maneira detalhada de modo a permitir a estimativa da freqüência de ocorrência para todos os cenários de cada hipótese acidental de interesse. Segundo CAMACHO (2004), a Análise de Árvore de Eventos ou simplesmente, Árvore de Eventos (AE) constitui a técnica mais utilizada para este fim. Ao estruturar-se de maneira lógica e seqüencial, a AE apresenta de forma sistemática e em ordem cronológica cada etapa de todos os cenários possíveis de ocorrer em conseqüência de um dado evento iniciador do acidente (hipótese acidental) contemplando as diversas possibilidades de evolução deste acidente. Nesta seqüência são previstas situações de sucesso ou falha de acordo com as ações, as situações e os equipamentos existentes ou previstos no sistema analisado de modo a serem traçados os diversos caminhos até a consolidação do cenário. Para cada um dos eventos iniciadores é construída uma Árvore de Evento conforme a Figura II.4. Ela mostra parte de uma Árvore do Evento Iniciador “Grande liberação de substância 25 inflamável e tóxica devido à ruptura de mangueira de Amônia (NH3) líquida no trecho compreendido entre o caminhão de Amônia e o Tanque de Amônia”. II.3.3.2 Cálculo das Freqüências dos Cenários Após a construção das árvores de eventos para cada evento iniciador, a freqüência de cada cenário é obtida multiplicando-se a freqüência do evento iniciador pelas probabilidades dos itens do cabeçalho da árvore (ignição imediata, sistema de controle do vazamento, direção e velocidadedo vento, ignição retardada, etc.). Assim, por exemplo, a freqüência do cenário 2 (ID) do evento iniciador da Figura II.4, cuja possibilidade de bloqueio é inexistente, é dada por: Freq. (Cenário 2) = (Freq. do evento iniciador) x (Prob. de não ocorrer ignição imediata) x (Fração do tempo que o vento sopra na direção norte com velocidade média do dia ou da noite) x (Prob. de ocorrer ignição retardada) x (Prob. que a ignição resulte em incêndio em nuvem). O cálculo das freqüências dos eventos iniciadores considera conceitos da engenharia de confiabilidade como a taxa de falha de equipamentos; a freqüência de cada uma das causas associadas ao evento iniciador; além do tempo de operação ou utilização para aquelas partes do sistema que operam esporadicamente e não tem interconexão com o sistema que opera normalmente. Esta etapa pode ser auxiliada através da observação das freqüências de acidentes das Análises Históricas de sistemas semelhantes, além da consulta a bancos de dados e referências bibliográficas. A determinação da probabilidade de ocorrência dos eventos intermediários também necessita de cuidados especiais, por isso, em ambas as etapas a experiência do analista é um fator relevante para que a conclusão mais acertada seja atingida. Segundo CAMACHO (2004), de fato não há uma regra única e, por exemplo, novamente podemos utilizar dados provenientes da Análise Histórica, consultar bancos de dados e literaturas. Em certas situações, contudo, podemos lançar mão de uma técnica da engenharia de confiabilidade conhecida por Análise por Árvore de Falhas ou simplesmente Árvore de Falhas (AF). A AF é um método dedutivo usado para analisar as causas de um dado evento que permite a obtenção de informações de natureza quantitativa e qualitativa. A análise parte de um evento topo que é o evento de interesse, podendo ser um evento perigoso específico ou mesmo uma 26 falha de equipamento e se desenvolve de cima para baixo conduzindo a identificação de um dado corte mínimo que é um conjunto de falhas simultâneas que tem como conseqüência o evento topo. Assim, ao longo do processo são encontrados os elementos contribuintes ao evento topo que são representados por falhas de equipamentos e erros humanos, além das causas imediatas de cada falha e, por fim, as causas básicas de cada evento. A probabilidade do evento em análise é obtida a partir de combinações das probabilidades de falhas de equipamentos e de falhas humanas que causaram o evento. EVENTO INICIADOR FREQ/ANO IGNIÇÃO IMEDIATA VELOCIDADE MÉDIA VENTO DIA / NOITE DIREÇÃO DO VENTO % DIA / NOITE IGNIÇÃO RETARDADA INCÊNDIO/ EXPLOSÃO ID CENÁRIOS DOS ACIDENTES 100% Diam S 1 Incêndio em Poça/Jato de fogo 20% Diam N DIA= 1,6m/s N S I 2 Incêndio em nuvem NOITE = 0,85m/ s N E 3 Explosão N 4 Nuvem Tóxica NE S5 I 5 Incêndio em nuvem NE E 6 Explosão N 7 Nuvem Tóxica L S I 8 Incêndio em nuvem L E 9 Explosão N 10 Nuvem Tóxica SE S I 11 Incêndio em nuvem SE E 12 Explosão N 13 Nuvem Tóxica Figura II.4: Exemplo de Árvore de Eventos Fonte: Elaboração própria, 2008 27 II.3.3.3 Análise de Conseqüências e Vulnerabilidade As atividades de instalações de processo, estocagem ou transporte que envolvem o manuseio de substâncias perigosas (tóxicas, inflamáveis ou reativas) ou de grandes quantidades de energia estão potencialmente sujeitas à ocorrência de liberações acidentais destas substâncias ou de energia de forma descontrolada. Esses episódios, por sua vez, geram efeitos físicos tais como ondas de choque, fluxos térmicos e formação de nuvens de gases tóxicos capazes de causar danos ao homem, ao meio ambiente e à propriedade, na área atingida pelos efeitos. Com isso, além da necessidade da avaliação de conseqüências que abrange a identificação dos efeitos físicos associados a cada cenário acidental, é ressaltada a importância de mensurarmos com precisão a região atingida por danos causados por liberações acidentais através do que chamamos de Análise de Vulnerabilidade. É bem verdade que a extensão dos possíveis danos é proporcional à intensidade do correspondente efeito físico causador. Os modelos de vulnerabilidade estabelecem então a relação entre a intensidade do efeito físico e o dano correspondente, permitindo obter-se o limite da zona vulnerável a um determinado nível de dano. As áreas vulneráveis estimam o alcance dos efeitos físicos dos acidentes analisados, tomando como base as condições meteorológicas médias da região. Desse modo, para a determinação da área vulnerável é realizada a “caracterização do cenário de acidente”, em que são apresentadas todas as condições físicas e as hipóteses necessárias para a determinação dos efeitos físicos do acidente, tais como, a situação física do vazamento na fábrica, o produto envolvido, as suas condições termodinâmicas no momento do vazamento, o diâmetro da tubulação, o tempo de vazamento e as condições atmosféricas. O modelo mais usado para avaliação dos danos causados pelos acidentes é o Modelo de Vulnerabilidade de Eisenberg, o qual foi desenvolvido para a Guarda Costeira dos Estados Unidos. (DI LUCCAS & SAMPAIO & MENDES & PEREIRA & MATHIAS, 2001) Este modelo é baseado nas equações de Probit (Probability unit) que correlacionam a intensidade do efeito físico (sobrepressão, radiação térmica, concentração tóxica x tempo de exposição) com o nível de dano esperado para um percentual das pessoas expostas (ou outros recursos vulneráveis quaisquer). Ela é apresentada da seguinte forma: Y = k1 + k2 ln (V) 28 Onde: Y = Probit, que está relacionado com a percentagem do recurso vulnerável (pessoas, estruturas, etc.) na área afetada pelo acidente; V = medida da intensidade do efeito físico causador dos danos aos recursos vulneráveis (sobrepressão, impulso, radiação térmica x tempo de exposição ou concentração x tempo de exposição); K1, K2 = parâmetros específicos para cada tipo de dano e de substância. Os coeficientes, K1 (parâmetro de localização) e K2 (parâmetro de inclinação) são determinados a partir de dados empíricos. O Quadro II.1 apresenta uma variedade de correlações de probit para diferentes tipos de exposições. O fator causativo V representa a magnitude da exposição, ou seja, a dose. Quadro II.1: Correlações de Probit para Vários Tipos de Exposição Fonte: FRUTUOSO, 2001 (apud CAMACHO, 2004) O significado dos símbolos presentes na Quadro II.1 é o seguinte: te = tempo de duração efetiva (seg); Ie = intensidade efetiva da radiação térmica (W/ m 2 ); t = tempo de duração do incêndio em poça (seg); 29 I = intensidade da radiação térmica proveniente do incêndio em poça (W/ m 2 ); po = sobrepressão máxima (N/ m 2 ); J = impulso (N.s/ m 2 ); C = concentração (ppm); T = intervalo de tempo (min); Através da realização de uma simulação do acidente utilizando os fatores aqui apresentados, para cada acidente caracterizado é obtida uma área vulnerável para cada tipo de efeito característico. II.3.3.4 Quantificação dos Riscos A partir da caracterização quantitativa das freqüências de ocorrências dos cenários acidentais e de suas respectivas conseqüências, podemos expressar quantitativamente o risco de um empreendimento. No caso de riscos provenientes de acidentes em uma instalação industrial é internacionalmente difundida a classificação dos riscos em Risco Social e Risco Individual para efeito de sua posterior avaliação. Risco Social O risco social é uma medida do risco para um determinado número ou grupo de pessoas constituído pela comunidade
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