aae-anal de Árv de eventos

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  • 8/12/2019 AAE-ANAL DE RV DE EVENTOS

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    _________________________________ _______________________________

    APOSTILA DO CURSO SOBREESTUDO DEANLISEDERISCOS E

    PROGRAMA DEGERENCIAMENTO DERISCOS _____________________________________________________________________________

    Relatrio N: Apostila Anlise Risco/2006 Reviso N: 2

    Mdulo 4:Avaliao de Freqncia

    Preparado para:

    Ministrio do Meio AmbienteSecretaria de Qualidade Ambiental

    DETNORSKEVERITAS

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    RELATRIOTCNICO

    DETNORSKEVERITASREGIONSOUTHAMERICA Rua Sete de Setembro 111,12 / 14 andares - CentroCEP: 20050-006 - Rio de JaneiroRJ, BrasilCaixa Postal 286Tel:+55 21 2517-7232Fax:+55 21 2252 1695http://www.dnv.com

    Data primeira edio: Projeto N:

    20/07/2006 WO53706056 Aprovado por: Unidade Organizacional:Luiz Fernando Seixas de Oliveira DNV Principia

    Cliente: Ateno a:Ministrio do Meio Ambiente - Secretaria deQualidade Industrial

    Marcus Bruno Malaquias Ferreira e RitaLima de Almeida

    Apostila fornecida aos participantes dos cursos de Estudo de Anlise de Riscos e Programa de Gerenciamento de Riscpara tcnicos do Ministrio do Meio Ambiente, IBAMA e OEMAs.

    A apostila constituda de 14 mdulos, correspondentes aos mdulos de 0 a 13 do Curso. Uma relao com algumas dreferncias bibliogrficas mais relevantes sobre os assuntos abordados nos mdulos apresentada no Mdulo 0.

    Neste Mdulo 4 so apresentados os seguintes tpicos:

    Avaliao da freqncia dos cenrios de acidentes Eventos Iniciadores rvore de Falhas rvore de Eventos Dados de Falhas

    Relatrio N Grupo de Assunto:Apostila Anlise Risco/2006 Indexing termsTtulo Relatrio: Palavras chaves: rea de servio:

    ISA 1

    Setor de Vendas:

    Mdulo 4:Avaliao de Freqncia

    CursoAPPAQRRisco

    Trabalho executado por:Flvio Luiz Barros Diniz, Luiz Fernando Seixas deOliveira, Mariana Bahadian Bardy e Nilda Visco Vieira

    Trabalho verificado por:Cssia Oliveira Cardoso, Felipe Sodr e Tobias VieiraAlvarenga

    Data desta edio: Rev. N.: Nmero de pginas:03/04/2007 0 17

    No distribuir sem a permisso do cliente ouresponsvel da uinidade organizacional

    Livre distribuio dentro da DNV aps 3 anos

    Estritamente confidencial

    Distribuio irrestrita

    2005 Det Norske Veritas Ltda.Todos os direitos reservados. Esta publicao ou parte dela no podem ser reproduzidas ou transmitidas em qualquer forma ou quameio, incluindo fotocpias ou gravaes sem o consentimento por escrito da Det Norske Veritas Ltda.

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    Mdulo 4:Avaliao de Freqncia WO 53705093

    Apostila Anlise Risco/2006 Rev.: 1

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    NDICE

    1 INTRODUO .................................................................................................................................................

    2 ESTRUTURA DE UMA ANLISE DE RISCOS .............................................................................................

    3 EVENTO INICIADOR X CENRIO DE ACIDENTE.....................................................................................

    4 TCNICAS DE CLCULO DE FREQNCIA..............................................................................................

    5 RVORES DE EVENTO ..................................................................................................................................

    6 RVORES DE FALHA.....................................................................................................................................

    7 DADOS DE FALHA..........................................................................................................................................

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    Mdulo 4:Avaliao de Freqncia WO 53705093

    Apostila Anlise Risco/2006 Rev.: 1

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    1 INTRODUO

    Neste Mdulo 4 so apresentados os seguintes tpicos:

    Avaliao da freqncia dos cenrios de acidentesEventos Iniciadoresrvore de Falhasrvore de EventosDados de Falhas

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    Mdulo 4:Avaliao de Freqncia WO 53705093

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    2 ESTRUTURA DE UMA ANLISE DE RISCOS

    A realizao de umaAQR pode ser dividida, de forma condensada, nas seguintes etapas:

    1) Definio dos objetivos e do escopo da anlise.2) Identificao dos perigos.3) Avaliao das freqncias de ocorrncia dos cenrios de acidente.4) Avaliao das conseqncias dos cenrios de acidentes.5) Avaliao dos riscos atuais.6) Comparao com critrios de aceitabilidade7) Medidas de reduo dos riscos e reavaliao dos riscos.

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    Neste mdulo ser explorada a etapa de Avaliao da Freqncia.

    3 EVENTO INICIADOR X CENRIO DE ACIDENTE

    Existem dois conceitos que devem ser levados em conta para uma AQR que so o eventiniciador e o cenrio de acidente. O evento iniciador caracteriza-se como o evento que levarocorrncia do acidente, sendo normalmente representado por um evento de perda de conteno, pliberao sbita de energia ou pela perda de controle reacional.

    J o cenrio de acidente relacionado com a diversas possibilidades de desenvolvimento devento iniciador, sendo levadas em conta as condies que levam ocorrncias das conseqnci

    como fontes de ignio, direo e velocidade do vento, sistemas de proteo, entre outras.

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    Para a AQR, devero ser identificados queles cenrios de acidentes da APP ou HAZOP quiro ser includos na AQR e para tal sugere-se o critrio de incluir todas aquelas situaes quforam classificadas na etapa qualitativa com severidade Crtica ou Catastrfica, garantindo

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    incluso de acidentes que possam ter conseqncias mais severas sobre comunidadesprincipalmente.

    4 TCNICAS DE CLCULO DE FREQNCIA

    Os Eventos Iniciadores (EI) podem ser classificados, didaticamente, como Simples oComplexos. Os simples so aqueles originados de uma causa nica, como ruptura de uma tubulaou outro equipamento, enquanto que o complexo decorre de vrias causas simultneas.

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    Para o clculo de freqncia de freqncia so usadas duas metodologias: contagem dequipamentos, para eventos simples e rvore de Falhas, para eventos complexos.

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    Os eventos iniciadores simples, cujo clculo de freqncia se d por contagem de equipamentopodem ser agrupados por conseqncias semelhantes.

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    Par a contagem dos equipamentos so avaliadas as freqncias de ocorrncia dos eventos inicdores de acidente a partir de dados de falhas dos componentes envolvidos em cada um dos eveniniciadores. Estes dados podem ser obtidos tanto a partir de bancos de dados de falhas genricos comatravs de relatrios de ocorrncias de falhas dos componentes da instalao analisada. Contudo, p

    alguns eventos iniciadores, tais como ruptura de tanques de estocagem, pode ser necessria a consto de rvores de falhas para a obteno da sua freqncia de ocorrncia.Error! Objects cannot be created from editing field codes.

    5 RVORES DE EVENTO

    Para cada evento iniciador deve ser desenvolvida uma rvore de eventos (AE) de forma

    representar apropriadamente a evoluo do acidente e os possveis cenrios de acidente que poss

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    vir a ocorrer. Em cada rvore de eventos deve ser considerada a possibilidade de falha na atuados sistemas de segurana pertinentes ao evento iniciador, a possibilidade de ocorrncia de igni

    imediata, as direes e velocidades do vento, juntamente com as classes de estabilidade atmosfrie os possveis desdobramentos at a descrio completa dos cenrios de acidente relacionados coo evento iniciador.

    Modelagem do Efeito do Evento

    A metodologia e suposies usadas na estimativa da freqncia de um evento (i.e.,probabilidade anual) de uma freqncia de falha inicial e probabilidades condicionadas mencionadacima so esboadas nesta seco. A freqncia total de um cenrio determinada para materiaitxicos ou inflamveis de acordo com a equao abaixo:

    Frequnciacenrio = Frequnciaevento iniciador *Probabilidadecond. met. * Probabilidadeevento de interesse

    Seguem-se os detalhes especficos para cada fator.

    Freqncia Anual de Liberao (Frequnciacenrio)

    O somatrio das taxas de falha para cada grandeza de liberao de cada grupo deequipamentos estudado representado por este valor. Este nmero a base para a anlise defreqncia, e baseado no produto entre os componentes de um grupo de equipamentos estudado e dados da taxa de falha mdia industrial para aqueles componentes associados.

    Probabilidade Meteorolgica (Probabilidadecond. met.)

    A freqncia de ocorrncia relativa foi determinada para as seis combinaes climticasAlm disso, a distribuio da direo do vento (i.e., rosa dos ventos) foi determinada para cad

    combinao. Deste modo, para cada cenrio, seis grupos de resultados da disperso atmosfrica foracalculados associando-se a freqncia de ocorrncia relativa. A freqncia relativa de cada direo dvento e a freqncia de classe de estabilidade atmosfrica/vento foram multiplicados pela freqncdo cenrio (Frequnciacenrio), com o objetivo de apresentar a freqncia total do curso de uma nuvemtxica em uma determinada direo durante aquela combinao climtica.

    Probabilidade do Evento de Interesse (Probabilidadeevento de interesse)

    Esta probabilidade condicional dependente do efeito de interesse. Para materiaistxicos, os eventos de interesse so os efeitos txicos, dessa forma seu valor considerado unitri

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    No caso de eventos relativos a materiais inflamveis, esta probabilidade est associada probabilidade de ignio nas diversas fontes de ignio.

    A seguir apresentado um exemplo tpico de uma rvore de evento de um vazamento deum produto txico.

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    Caso o vazamento do produto seja inflamvel outros ramos devero includos, por exempl

    ignio retardada, incndio/exploso. A seguir mostrado um exemplo.

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    Portanto, podemos definir a rvore de Eventos como um mtodo lgico indutivo para identificao dos vrios cenrios resultantes da ocorrncia de um dado evento, o qual chamadoEVENTO INICIADOR. Podemos destacar algumas caractersticas de uma rvore de eventos:

    Semelhantes s rvores de decises utilizadas em administrao;

    Evidencia o relacionamento entre os estados operacionais dos vrios sistemas ou funes dsegurana;

    Exige um conhecimento detalhado das relaes entre o evento iniciador, as funes e osistemas de segurana.

    6 RVORES DE FALHA

    A anlise de um sistema atravs de rvores de falhas tem como objetivo determinar quais apossveis combinaes de falhas de componentes de um sistema ou de erros humanos que possaacarretar a ocorrncia de um evento indesejado e quais destas combinaes so as que macontribuem para a ocorrncia deste evento. O evento indesejado pode ser um acidente ou umdeterminada falha do sistema, comumente chamado de evento topo da rvore.

    As principais vantagens podem ser resumidas na ilustrao a seguir.

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    O conceito fundamental da Anlise por rvores de Falhas consiste na traduo de um sistemafsico em um diagrama lgico estruturado (rvore de Falhas), que mostra como certas causa

    especficas podem conduzir ao evento topo de interesse. Este diagrama lgico construdo usando-os smbolos lgicos (portes E e OU) e os eventos.

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    A principal utilidade desta tcnica reside no fato que a identificao dos pontos fracos dosistema permite a sugesto e implementao de medidas que atuem diretamente sobre estes pontoAlm disso, esta tcnica de extrema utilidade na tomada de deciso quando se dispe de vriaalternativas para um determinado projeto.

    A grande vantagem da Anlise por rvore de Falhas est no fato desta tcnica permitir incorporao de contribuies para a indisponibilidade devido a erros humanos, realizao de testemanuteno preventiva.

    Esta tcnica fornece tanto resultados qualitativos quanto quantitativos. O resultado qualitativfornecido por uma rvore de Falhas, consiste numa lista que identifica as combinaes de falhas equipamentos e de falhas humanas que so suficientes para resultar no evento indesejado (eventopo). Estas combinaes de falhas (ou eventos bsicos) so chamadas "cortes mnimos". O resultaquantitativo fornece as probabilidades/freqncias de ocorrncia do evento topo e de cada um dcortes mnimos da rvore. Uma vez quantificados, os cortes mnimos podem ser ordenados por ordde importncia, identificando aqueles cortes que mais contribuem para a ocorrncia do evento topDessa forma, podem ser adotadas medidas que atuem sobre os cortes mnimos mais importantereduzindo ou eliminando a contribuio destes para o evento topo.

    Esta tcnica consiste na construo de um diagrama lgico, atravs de um processo dedutivo qpartindo de um evento indesejado pr-definido (normalmente um determinado modo de falha sistema), busca as possveis causas de tal evento. O processo segue investigando as sucessivcombinaes de falhas dos componentes at atingir as chamadas falhas bsicas (ou "eventos bsicosrvore de falhas"), as quais constituem o limite de resoluo da anlise. O processo dedutivo poparte de eventos a nvel do sistema e procura deduzir as causas possveis at chegar identificao deventos que podem ocorrer com os componentes do sistema.

    Portanto, a rvore de Falhas prov uma descrio concisa e ordenada das vrias combinaes possveis ocorrncias dentro do sistema, que poderiam resultar no evento indesejado pr-defini(evento topo). O grau de detalhe que pode ser atingido na anlise depende, entre outros, do interessconhecimento do analista e dos dados disponveis. Esta uma caracterstica marcante da metodolode rvore de Falhas.

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    O emprego da tcnica de Anlise por rvores de Falhas compreende, resumidamente, aseguintes etapas:

    1. Definio do sistema e suas interfaces,2. Definio do evento topo da rvore de falhas,3. Construo da rvore de Falhas,4. Quantificao da rvore de Falhas.

    1 Etapa - Definio do Sistema e suas Interfaces

    O sistema e as suas fronteiras, tanto interna como externa, devem ser claramente determinados. Afronteira externa do sistema define o que faz parte do sistema e quais so os inter-relacionamentos e interaexistentes com os demais sistemas da instalao, estabelecendo o escopo da anlise. A fronteira internespecifica como o sistema dividido em seus elementos constituintes, definindo o nvel de detalhamento danlise. Ambas as fronteiras influenciam os resultados, sendo que o estabelecimento destas fronteiras dependdentre outras coisas, dos objetivos pretendidos, dos recursos humanos e financeiros alocados e dos dadodisponveis.

    2 Etapa - Definio do Evento Topo da rvore de Falhas

    A definio de um evento indesejado no nvel do sistema ou de um estado indesejado de algum parmetde processo (evento topo) a ser analisado constitui no ponto de partida para a construo da rvore de Falhas.muito importante que o evento topo seja definido de forma que possa representar adequadamente a falha d

    interesse do sistema. O evento topo deve ser claramente definido e seu inter-relacionamento com as especifices tcnicas do sistema deve ser bem compreendido e levado em considerao na anlise. Exemplos de taeventos seriam, " Exploso de um Reator ", " Exploso da Caldeira Durante a Partida ", " Enchimento Excessivode um Tanque ", " Ruptura Catastrfica de uma Esfera ", ou " Indisponibilidade da Unidade Relativa ao Envio deProduto Fora das Especificaes " etc. A definio correta e precisa deste evento de importncia fundamentalpara a qualidade e cumprimento dos objetivos da anlise.

    3 Etapa - Construo da rvore de Falhas

    A construo de uma rvore de Falhas feita, partindo do evento topo, e investigando todas as causa

    imediatas mais gerais que podem levar diretamente ocorrncia do evento topo e como estas causas devem s

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    A primeira tarefa desta etapa consiste na identificao de cada um dos modos de falha a fim de determinqual a expresso correta a ser usada para a quantificao de cada um dos eventos bsicos. Assim, deve-s

    verificar qual o atributo de confiabilidade que se quer avaliar, ou seja, se a no confiabilidade para umdeterminado perodo, a indisponibilidade mdia, um valor de probabilidade ou um valor de freqncia. Eseguida deve-se identificar o tipo de cada componente. Em geral, os componentes podem ser classificados etrs tipos: componentes no reparveis, testados periodicamente e monitorados. A abaixo apresenta aexpresses que, normalmente, so utilizadas para a avaliao do tempo mdio at falhar (MTTF), da nconfiabilidade e da indisponibilidade de componentes irreparveis, testados periodicamente e monitorados. Aexpresses para o clculo da indisponibilidade so vlidas somente para valores de probabilidades dos eventmuito baixos.

    A seguir so mostradas ilustraes com quantificao de rvores de falhas com portes lgicos E e OU

    considerando 3 eventos bsicos.

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    Esta etapa exige extremo cuidado e ateno refere-se atribuio dos valores dos dados de falha: taxas dfalhas associadas a cada um dos modos de falhas, tempos de reparo, intervalos entre testes, freqncia dmanuteno preventiva e respectiva durao, etc. Normalmente, isto exige a consulta a bancos de dados dfalhas, operadores do sistema em anlise, pessoal de manuteno, verificao de procedimentos operacionaisde teste do sistema, etc. A tabela a seguir resume as principais equaes utilizadas na quantificao de rvores

    falhas.

    Tabela 1 - Expresses Simplificadas para Avaliao de Eventos Bsicos

    Atributo Parmetros ExpressoTempo mdio at falhar = taxa de falhas 1 /

    Tempo mdio at reparar = taxa de reparo 1 /

    No confiabilidade = taxa de falhasT = tempo de interesse

    1 - EXP[ - T ]

    No reparvel = taxa de falhasT = tempo de interesse

    ( T ) / 2

    Testado = taxa de falhas = intervalo entre testes

    ( ) / 2Indisponibilidade

    Monitorado = taxa de falhas

    = tempo de reparo

    Uma vez estabelecidos os dados necessrios para avaliao dos eventos bsicos, deve-se aval

    a probabilidade/freqncia de ocorrncia do evento topo e dos cortes mnimos da rvore.

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    7 DADOS DE FALHA

    Existem diversas fontes para consulta de dados de falha, sendo as principais indicadas seguir.

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    AIChE - American Institute of Chemical Engineers- Guidelines for Data Collection ...

    - Contm taxas de falhas de componentes utilizados em plantas de processos

    OREDA- Offshore Reliability Data- Contm taxas de falhas tpicas de componentes utilizados em instalaes offshore

    IEEE-500 - Institute of Electrical and Electronic Engineers- IEEE Standard 500- Contm taxas de falhas de componentes eltricos, de alguns eletrnicos e de

    instrumentao

    NPRD-95 - Reliability Analysis Center- Non Electronic Parts Reliability - Data 1995- Contm taxas de falhas de uma ampla variedade de componentes mecnicos e

    eletromecnicos, coletados de fontes comerciais e militares

    EIREDA The European Industry Reliability Data Bank Handbook- Contm taxas de falhas de componentes de unidades de energia eltrica

    MIL HDBK 217-F - U.S. Department of Defense- Military Handbook 217-E- Contm taxas de falhas de componentes microeletrnicos

    ISA dS-84 - Instrumentation Society of America

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    - Programmable Electronic Systems for Use in Safety Applications- Contm taxas de falhas de componentes eletrnicos digitais

    A seguir so exemplificadas duas das referncias, o AICHE, para dados de sensor de presse do OREDA para vlvulas de processo.

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    Alm dos dados de falha, diversas outras informaes devem ser utilizadas nos clculosendo estas fornecidas pela empresa que est sendo avaliada, como por exemplo, intervalos de tesfreqncia de manuteno preventiva, tempo de reparo, dentre outros.