análise de risco na indústria

73
2 a rev.

Upload: russell-webb

Post on 11-Nov-2015

23 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Versão preliminar.

TRANSCRIPT

  • Riscos na Indstria Qumica

    Jefferson F. Pinto

    Campinas, janeiro de 2015. 2arev:

  • ii

  • Sumrio

    Lista de Figuras v

    Lista de Tabelas vii

    1 Objetivos didticos 1

    2 Introduo 3

    2.1 Segurana na indstria qumica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

    2.2 Legislao de Segurana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

    2.3 Nveis de Segurana da Instalao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

    2.4 Segurana inerente ou extrnseca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

    3 Materiais Perigosos 9

    3.1 Introduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

    3.2 Toxicidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

    3.3 Flamabilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    3.3.1 Ponto de fulgor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

    3.3.1.1 Ponto de combusto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

    3.3.2 Temperatura de autoignio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

    3.3.3 Limite de amabilidade ou de explosividade . . . . . . . . . . . . . 13

    3.4 Classicao de gases e lquidos para a anlise de risco . . . . . . . . . . . 13

    3.5 Materiais Incompatveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

    3.6 Radiao Ionizante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    3.7 Ficha de Informaes de Segurana de Produtos Qumicos . . . . . . . . . 16

    iii

  • iv SUMRIO

    3.8 Orientaes para projetos que envolvam materiais perigosos . . . . . . . . 18

    3.9 Princpios da Qumica Verde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    4 Perigos Associados a Processos Qumicos 23

    4.1 Presso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

    4.2 Temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

    4.3 Rudo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

    4.4 Perda de conteno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

    4.5 Fontes de ignio e fogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

    4.5.1 Equipamento eltrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

    4.5.2 Eletricidade esttica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

    4.5.3 Processos de combusto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

    4.5.4 Fontes diversas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

    4.5.5 Deagrao e detonao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

    4.5.6 Proteo contra incndio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

    4.6 Exploses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

    4.6.1 Exploso em espao connado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

    4.6.2 Exploso em ambiente aberto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

    4.6.3 Exploso na expanso de lquido em ebulio . . . . . . . . . . . . . 31

    4.6.4 Exploso de material particulado em suspenso . . . . . . . . . . . 31

    4.6.5 Propriedades explosivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

    4.6.6 Implicaes no projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

    4.7 Erro Humano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

    5 Anlise da Segurana do Produto e do Processo 35

    6 Anlise de Modos de Falhas e Efeitos 39

    6.1 Procedimento do FMEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

    6.2 Escala de pontuao do FMEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

    6.3 Interpretao dos pontos do FMEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

  • SUMRIO v

    7 ndice de Segurana 43

    7.1 Clculo do [Indice Dow de Fogo e Exploso F&EI . . . . . . . . . . . . . . 44

    7.1.1 Fator do Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

    7.1.2 Perigo Geral do Processo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    8 Estudo de Perigo e Operabilidade 47

    8.1 Princpios Bsicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

    8.2 Explicao das palavras-guias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

    8.3 Procedimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

    8.4 Exemplo de aplicao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

    8.4.1 Estudo de operabilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

    9 Anlise Quantitativa de Risco 57

    10 Vericaes de Segurana 59

    11 Problemas 63

    Index 63

  • vi SUMRIO

  • Lista de Figuras

    2.1 Nveis de segurana da instalao. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

    2.2 Critrios para identicao de risco, segundo a CETESB. . . . . . . . . . . 7

    7.1 Procedimento para clculo do F&EI e outras informaes de anlise de risco. 44

    8.1 Diagrama de tubulao e instrumentao do vaporizador de cloro. . . . . . 49

    8.2 Sequncia de desenvolvimento do HazOp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

    8.3 Seo do reator da planta de cido ntrico antes do HAZOP. . . . . . . . . 53

    8.4 Seo do reator da planta de cido ntrico aps o HAZOP. . . . . . . . . . 54

    vii

  • viii LISTA DE FIGURAS

  • Lista de Tabelas

    3.1 Dose Letal 50% oral em camundongos ou ratos. . . . . . . . . . . . . . . . 10

    3.2 Concentrao Letal 50% para substncias com presso de vapor maior do

    que 10 mmHg 25 0C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    3.3 Toxicidade segundo a norma OSHA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    3.4 Limites de explosividade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

    3.5 Classicao de gases e lquidos inamveis. . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

    5.1 Evoluo da anlise de risco durante a implementao de um projeto. . . . 36

    6.1 Escala de pontuao para o FMEA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

    7.1 Avaliao do perigo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

    7.2 Fatores de Material tpicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    8.1 Relao das palavras-guias para o estudo HazOp. . . . . . . . . . . . . . . 49

    8.2 Estudo HazOp do ltro de ar do reator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

    ix

  • x LISTA DE TABELAS

  • Captulo 1

    Objetivos didticos

    O objetivo deste texto didtico apresentar os fundamentos que permitam ao

    leitor assimilar os seguintes conceitos:

    A importncia da segurana no planejamento, na execuo e na operao de umaplanta qumica;

    Legislao e Normas Tcnicas aplicveis;

    Boas Prticas de Engenharia que auxiliam a elaborao de um projeto ou operaosegura;

    Operaes e materiais perigosos que devem ser considerados no projeto; e

    Mtodos e ferramentas para qualicar e quanticar o risco de um processo.

    Cabe destacar que o tema , por sua natureza, multidisciplinar. Portanto, o tema

    deve ser discutido por prossionais de diversas reas de conhecimento, tais como qumica,

    mecnica, eltrica, mdica, entre outras.

    1

  • 2 CAPTULO 1. OBJETIVOS DIDTICOS

  • Captulo 2

    Introduo

    2.1 Segurana na indstria qumica

    O projeto e a operao segura de uma planta de grande importncia para

    qualquer empresa, notadamente as ligadas as atividades de qumica.

    Qualquer organizao tem o dever legal e moral de proteger a sade e o bem

    estar de seus colaboradores, da sociedade e do meio ambiente. A segurana tambm um

    bom negcio, uma vez que o desenvolvimento e a manuteno de boas prticas para uma

    operao segura resultam diretamente em uma operao mais eciente e indiretamente

    em benefcios nanceiros, tal como a reduo dos valores de seguro patrimonial e pessoal.

    As vezes o estudo sobre a segurana de um processo inserido na preveno de

    perda. Neste caso est associado, tambm, a signicado nanceiro, sendo que neste caso

    a perda se refere ao prejuzo monetrio causado pela interrupo das atividades devido

    a um acidente. Esta perda no est relacionada apenas ao custo de reposio da planta,

    despesas da franquia/seguro, pagamento das indenizaes a terceiros, mas tambm a

    perda devido a interrupo da produo e perdas de oportunidades de vendas. Em um

    evento de maiores consequncias estas perdas podem resultar na falncia da empresa.

    Toda atividade produtiva apresenta riscos

    1

    , mas nos processos qumicos existem

    perigos

    2

    adicionais associados aos produtos qumicos e/ou as condies operacionais. O

    projetista deve estar familiarizado com estes perigos e deve, atravs de boas prticas de

    engenharia, reduzir os riscos a um nvel aceitvel.

    1

    Risco pode ser denido como a medida de danos vida humana, resultante da combinao entre

    frequncia de ocorrncia de um ou mais cenrios acidentais e a magnitude das consequncias associados

    a esses cenrios.

    2

    Perigo pode ser denido como uma ou mais condies qumicas, fsicas e/ou biolgicas com potencial

    para causar danos s pessoas, propriedade e ao meio ambiente.

    3

  • 4 CAPTULO 2. INTRODUO

    O contedo abordado neste documento de certa forma limitado, sendo

    recomendado ao leitor a busca de informaes adicionais em livros especcos, normas

    e recomendaes tcnicas, legislao e em agremiaes de classe como a American

    Institute of Chemical Engineers, Institution of Chemical Engineers, European Federation

    of Chemical Engineering, entre outras, que publicam revistas e organizam simpsios em

    losoas de segurana, preveno de perdas, tcnicas de anlise de risco, entre outros.

    2.2 Legislao de Segurana

    Por causa do risco associado ao processamento de grandes quantidades de

    compostos qumicos e combustveis os governos tem elaborado legislaes especcas para

    as atividades qumicas para garantir as boas prticas de fabricao.

    Estas leis e normas tcnicas procuram garantir a reduo dos efeitos adversos

    aos trabalhadores, a populao local e a meio ambiente em temas como: a) exposio a

    produtos qumicos; b) incndio e exploso; c) perda de conteno; d) rudo; e) perigos

    mecnicos; f) conforto trmico; g) equipamentos de proteo individual; entre outros. O

    interessado deve, ainda, consultar a legislao especca sobre as condies de segurana

    e sade no trabalho

    Recomenda-se que o projetista consulte a ltima verso da legislao e das normas

    tcnicas aplicveis ao projeto em desenvolvimento. Esta reviso deve considerar tantos a

    legislao federal e estadual como requerimentos locais, como por exemplo as normas de

    preveno de incndio do corpo de bombeiros.

    2.3 Nveis de Segurana da Instalao

    A segurana e a preveno de perdas no projeto de um processo qumico pode

    ser considerado dentro dos seguintes escopos:

    1. Identicao e caracterizao de riscos;

    2. Controle de perigos, como o connamento de produtos txicos e/ou inamveis;

    3. Controle de processos, como a preveno de desvios signicativos nas condies

    operacionais (temperatura, presso, uxo, concentrao, entre outras) atravs de

    sistemas de controle, intertravamentos, alarmes e dispositivos de segurana, boas

    prticas e procedimentos operacionais, entre outros;

  • 2.3. NVEIS DE SEGURANA DA INSTALAO 5

    4. Limitao das perdas (danos e injrias) causadas quando ocorre um acidente, atravs

    da incluso de dispositivos de alvio, sistemas de combate a incndio, ente outras.

    Uma maneira de expressar todos estes escopos classicar todas as aes em

    termos de nveis de segurana, conforme ilustrado na Figura 2.1. Nesta gura o nvel s

    acionado se todos os nveis inferiores falharam. O nvel fundamental projetar uma

    planta completamente segura em nvel de processos e equipamentos (ver seo 2.4). O

    controle do processo est associado aos dois nveis imediatamente superiores, atuando

    inicialmente na emisso de alarmes e posteriormente na parada da unidade.

    Figura 2.1: Nveis de segurana da instalao.

    O sistema de controle do processo projetado para manter a planta operando com

    as variveis de processo (temperatura, presso, uxo, nvel ou composio) em uma faixa

    desejvel para a maximizao do rendimento e prevista em projeto. Nas plantas contnuas

    isto signica operar prxima a um estado estacionrio desejado, enquanto nas plantas

    intermitentes o sistema de controle mantem as variaes dos parmetros do processo

    (rampas) em uma razo, ou taxa, segura para prevenir o fenmeno de overshooting

    3

    .

    Quando o valor do parmetro monitorado se aproxima do limite seguro o sistema

    de controle emite um alarme indicativo na sala de controle, permitindo uma tomada

    de ao pelos operadores em tempo hbil para evitar a ativao do prximo nvel de

    segurana. Quando a interveno do operador no for suciente para a retomada da

    condio estvel, ou quando o valor ultrapassa os limites de segurana, atingindo os limites

    de especicao do projeto e levando a uma condio perigosa, o sistema de controle atua

    automaticamente para a parada da unidade de processo. O procedimento de parada segura

    tem incio com a interrupo dos uxos e das fontes de calor, seguido da despressurizao

    dos vasos e purga da planta com material inerte.

    3

    O termo overshooting aplicado quando o valor de determinado parmetro, ao migrar de uma

    condio inicial para uma nal, ultrapassa um limite pr estabelecido.

  • 6 CAPTULO 2. INTRODUO

    Na parada de emergncia devem ser tomados todos os cuidados para no serem

    geradas condies inseguras. Por exemplo, na parada de um reator pressurizado e com

    reao exotrmica, a parada de segurana interrompe a injeo de um dos reagentes, mas

    deve manter o uxo de um dos reagentes para remover a energia trmica do sistema.

    Bloquear todas as vlvulas de um processo qumico quase nunca um procedimento

    seguro. Um bom guia para o projeto de um sistema de controle seguro a recomendao

    tcnica Recommended Practice API RP 14c, da American Petroleum Institute. Apesar

    desta recomendao focar as plataformas de produo oshore discute muitas das

    operaes unitrias encontradas em renarias e plantas qumicas.

    Se a parada do processo no for rpida o suciente para a manuteno da

    segurana da planta so ativadas as vlvulas de alvio para envio dos lquidos para a

    estao de tratamento de euentes e dos gases e vapores para sistemas de queima (ares)

    ou emitidos para a atmosfera, se no houver comprometimento da segurana. O alvio

    de presso impede o colapso dos equipamentos e linhas da instalao. Os padres para

    os projetos de vasos e reatores incorporam margens de segurana para reduzir o risco de

    colapso da estrutura, e podem variar em funo do pas ou da atividade industrial.

    Se ocorrer a perda de conteno em uma planta qumica deve ser acionado o

    procedimento de emergncia interno. O vazamento de lquido fcil de detectar, mas o

    vazamento de gases requer analisadores especcos para o monitoramento. Se o material

    que vaza inamvel o primeiro indcio de vazamento um fogo pequeno e localizado.

    Os colaboradores devem ser treinados para agir nesta situao. Uma resposta a uma

    emergncia nem sempre causa a parada da unidade, dependendo da escala da emergncia,

    mas a causa do acidente deve ser corrigido antes da volta da operao normal.

    Se o acidente atingir propores fora de controle para os recursos internos da

    empresa devem ser acionados os recursos de ajuda comunitria. As vtimas devem ser

    encaminhadas para os hospitais locais. Devem ser acionados os planos de emergncia para

    isolamento da rea afetada pelo acidente e ao conjunta com o poder pblico e demais

    empresas da regio para retomada da normalidade e mitigao dos impactos sociais e

    ambientais. A Figura 2.2 apresenta os critrios propostos pela Companhia Ambiental

    do Estado de So Paulo (CETESB) considerados para a identicao de um risco, de

    acordo com o princpio de que o risco de uma instalao industrial para a comunidade e

    para o meio ambiente, circunvizinhos e externos aos limites do empreendimento, est

    diretamente associado s caractersticas das substncias qumicas manipuladas, suas

    respectivas quantidades e vulnerabilidade da regio onde a instalao est ou ser

    localizada.

  • 2.4. SEGURANA INERENTE OU EXTRNSECA 7

    Figura 2.2: Critrios para identicao de risco, segundo a CETESB.

    2.4 Segurana inerente ou extrnseca

    Quanto a segurana um processo pode ser dividido em um inerentemente, ou

    intrinsecamente, seguro ou um no qual a segurana denida a partir de critrios

    de engenharia. Um processo inerentemente seguro aquele cuja operao segura est

    garantida pela natureza do processo, um processo que no causa perigo relevante

    sob quaisquer circunstncias operacionais previsveis, ou sob quaisquer desvios das

    condies operacionais de projeto. O termo inerentemente seguro prefervel ao termo

    intrinsecamente seguro para evitar confuso pois este ltimo, quando utilizado em

    equipamentos eltricos, indica apenas que o equipamento no representa fonte de ignio.

    O projetista deve, sempre que vivel no contexto tcnico e econmico, selecionar

    um processo inerentemente seguro. No entanto, a maioria dos processos da rea qumica

    so, em uma extenso maior ou menor, inseguros, podendo resultar em situaes perigosas

    caso ocorram desvios das condies operacionais previstas no projeto. A operao segura

    destes processos depende do projeto e incluso de equipamentos de segurana, alm das

    boas prtica de operao, para prevenir o desenvolvimento de situaes perigosas, ou para

    minimizar as consequncias de qualquer acidente que resulte da falhas destes dispositivos

    de segurana.

    O termo projetado seguro cobre as precaues adotadas no projeto do sistema

    de controle: alarmes; acionadores; dispositivos de alvio de presso e vcuo; sistemas de

    paradas automticas; duplicao de componentes crticos; e equipamentos de combate

    a incndio: sistemas de sprinklers e paredes corta-chama, para conter qualquer fogo ou

    exploso.

    O projeto de uma planta inerentemente segura amplamente discutida na

    literatura tcnica. De maneira resumida este projeto deve prever que a instalao no

    deve pegar fogo, explodir ou contaminar o homem ou o meio ambiente. Estas premissas

    levam a manter o inventrio de materiais perigosos no mnimo necessrio para a operao

  • 8 CAPTULO 2. INTRODUO

    do processo.

  • Captulo 3

    Materiais Perigosos

    3.1 Introduo

    Neste captulo so apresentadas e discutidas as caractersticas que conferem

    periculosidade a um produto ou composto qumico, a saber: toxicidade; amabilidade; e

    reatividade. Os perigos que surgem na operao de uma planta qumica sero discutidos

    no captulo 4.

    3.2 Toxicidade

    A maioria dos produtos empregados nas atividades qumicas so venenosos, em

    alguma extenso, e praticamente qualquer produto qumico txico se algum for exposto

    a uma quantidade signicativa deste produto. O potencial perigo depende da toxicidade

    do material, da concentrao do produto e da frequncia e durao da exposio.

    comum distinguir a toxicidade quanto aos efeitos de exposio rpida, ou

    aguda, com os de uma exposio lenta, ou crnica. Os efeitos agudos, associados a uma

    exposio a uma concentrao relativamente elevada por um curto espao de tempo,

    normalmente tem sintomas que se manifestam rapidamente aps a exposio, como a

    queima da pelo aps contato direto, falha respiratrio, falha renal, arritmia cardaca, entre

    outras manifestaes. Os efeitos crnicos so desenvolvidos ao longo do tempo, como o

    desenvolvimento de cncer, leses ou o engorduramento das vsceras e danos permanentes

    aos sistema nervoso central, devido a exposio frequente a uma baixa concentrao.

    Alguns efeitos crnicos podem surgir como respostas tardias a exposies agudas sob

    concentraes extremamente elevadas, normalmente resultantes de acidentes.

    Materiais altamente txicos que causam leses imediatas, como o fosgnio e o

    9

  • 10 CAPTULO 3. MATERIAIS PERIGOSOS

    cloro, so classicados como riscos de segurana. Os materiais de ao crnica, como

    os cloreto de vinila, so classicados como riscos de segurana e higiene industrial. Os

    limites de exposio variam em funo do mecanismo de ao do material txico, e devem

    ser previstos em uma bom procedimento de operao e controle de um processo quanto

    na fase de projeto da instalao.

    A toxicidade levantada atravs do estudo em animais, o que tem gerado

    descontentamento da sociedade civil. As quantidades limites para substncias

    slidas ou lquidas so expressas na forma de DL50, que corresponde a dose

    letal para 50% da populao estudada por mg do produto=Kg do animal em

    determinada mecanismo de contato. Por exemplo o etanol tem uma DL50 oral de

    3450 mg de etanol=Kg de camundongo ou de 7060 mg de etanol=Kg de rato, enquanto a

    DL50 intravenosa de 1440 mg de etanol=Kg de rato. O limite mais restritivo adotado

    para o homem.

    A toxicidade de uma substncia, segundo a CETESB, classicada segundo os

    dados apresentados na Tabela 3.1.

    Tabela 3.1: Dose Letal 50% oral em camundongos ou ratos.

    Nvel ou Classicao DL50 oral em mg=kg

    4 - Muito txica DL50 503 - Txica 50 < DL50 5002 - Pouco txica 500 < DL50 50001 - Praticamente no txica 5000 < DL50 15000

    Para gases ou vapores, cuja rota de contato a inalao, utilizado o conceito

    de Concentrao Letal, ou CL50, que corresponde a concentrao do produto em partes

    por milho do ar inalado, multiplicada pelo tempo de exposio em horas. A Tabela 3.2

    apresenta os valores para classicao da substncia em funo da CL50.

    Tabela 3.2: Concentrao Letal 50% para substncias com presso de vapor maior do que

    10 mmHg 25 0C.

    Nvel ou Classicao CL50 em ppm h4 - Muito txica CL50 5003 - Txica 500 < CL50 50002 - Pouco txica 5000 < CL50 500001 - Praticamente no txica 50000 < CL50 150000

    A classicao de toxicidade apresentada nas Tabelas 3.1 e 3.2 se aplica apenas ao

    risco agudo. Ao especicar o limite permissvel para exposies longas deve-se considerar

  • 3.3. FLAMABILIDADE 11

    o perodo de exposio juntamente com a toxicidade da substncia. O termo Threshold

    Limit Value (TLV ) utilizado como guia para controlar o efeito adverso em exposies

    prolongadas, representando a concentrao mxima da substncia no ar que o trabalhador

    mdio pode car exposto, dia aps dia, por 8 horas dirias e 5 dias por semana, sem sofrer

    efeitos adversos. A TLV expressa em partes por milho em volume (ppmv) para gases

    ou vapores e em massa por volume (mg=m3) para ps ou nvoas.

    Os valores podem ser obtidos em documentos e recomendaes das agncias de

    sade no trabalho. A Tabela 3.3 apresenta os Limites de Exposio Permissveis (LEP)

    de diversas substncias segundo a legislao norte americana.

    Tabela 3.3: Toxicidade segundo a norma OSHA.

    Composto LEP (ppmv) LD50 (mg=kg)

    cido clordrico 5 4701

    cido frmico 5 1100

    lcool isoproplico 400 5045

    Cianeto de hidrognio 10 3,7

    Cloro 1 239

    Clorofrmio 50 1188

    Dioxano 100 4200

    Dixido de cloro 0,1 292

    Dissulfeto de Carbono 20 3188

    Etilbenzeno 100 3500

    Furfural 5 260

    Monxido de carbono 50 1807

    Tolueno 100 5000

    Xileno 100 4300

    3.3 Flamabilidade

    O termo amvel tem se tornado mais comum que o termo inamvel para

    descrever um material que queima. O risco de amabilidade depende de uma dos seguintes

    fatores:

    A temperatura de ashpoint do material;

    A temperatura de autoignio do material;

    Os limites de amabilidade em ar;

  • 12 CAPTULO 3. MATERIAIS PERIGOSOS

    A energia liberada no processo de combusto.

    3.3.1 Ponto de fulgor

    O ponto de fulgor, conhecido tambm como ashpoint, mede a facilidade com

    que um lquido entra em ignio. Ela representa a temperatura mnima na qual o lquido

    forma uma camada gasosa supercial que permite a propagao da chama. Aps a queima

    deste vapor e a retirada da fonte de ignio o fogo se extingue, pois a quantidade de vapor

    formada no suciente para manter o processo de combusto. Durante o processo de

    queima ocorre grande liberao de energia e a formao de uma onda de choque devido a

    formao e expanso dos produtos de combusto.

    A temperatura do ponto de fulgor depende da presso de vapor do lquido, ou

    da mistura lquida, e da faixa de explosividade deste lquido. Ela determinada em

    um aparato e um procedimento padronizado atravs das normas ASTM D92 e D93. A

    temperatura do ponto de fulgor em recipiente fechado menor do que em vaso aberto.

    Quando a temperatura de fulgor for inferior a temperatura de trabalho devem ser tomados

    cuidados especiais para se evitar a ignio da amostra.

    3.3.1.1 Ponto de combusto

    A temperatura do ponto de combusto a temperatura mnima na qual, aps

    sofrer ignio, a superfcie de um combustvel libere vapores ou gases que combinados com

    o ar atmosfrico mantenha o processo de combusto de maneira contnua e independente

    da fonte de ignio inicial. Esta temperatura sempre alguns graus maior do que a

    temperatura do ponto de fulgor.

    possvel que um lquido mantido a temperatura do ponto de fulgor atinga a

    temperatura do ponto de combusto devido ao aumento de temperatura provocado pelo

    processo de queima.

    3.3.2 Temperatura de autoignio

    A temperatura de autoignio de uma substncia corresponde a temperatura na

    qual esta substncia entra espontaneamente em ignio quando em contato com o ar,

    sem qualquer fonte externa de ignio para iniciar o processo. Esta temperatura indica a

    temperatura mxima na qual a substncia pode ser aquecida, como por exemplo em um

    processo de secagem.

  • 3.4. CLASSIFICAO DE GASES E LQUIDOS PARA A ANLISE DE RISCO 13

    3.3.3 Limite de amabilidade ou de explosividade

    Os limites de amabilidade, mais conhecido como limites de explosividade,

    corresponde a concentrao mnima e mxima da substncia em ar, em condies normais

    de temperatura e presso, na qual uma chama se propaga atravs da mistura. Ou seja,

    representa a faixa de concentrao na qual o material queima no ar, se sofrer ignio.

    Abaixo da faixa de amabilidade a mistura no queima devido a falta de

    combustvel, enquanto acima do limite superior a mistura no queima devido a falta

    de oxidante, no caso o oxignio do ar.

    Os limites de amabilidade so caractersticas da substncia e variam

    signicativamente. Por exemplo, o hidrognio possui um limite inferior de 4; 1% e superior

    de 74; 2%, enquanto a gasolina possui limite inferior de 1; 3% e superior de 7; 0%. A

    Tabela 3.4 apresenta a faixa de explosividade de diversas substncia qumicas.

    Deve-se evitar, sempre que possvel, trabalhar dentro da faixa de amabilidade.

    Um recurso comum inertizar o espao-vapor com um gs que no participa do processo

    de queima, como o nitrognio utilizado em produtos puros ou o gs carbnico utilizado

    no transporte de petrleo.

    Tambm devem ser manipulados com cautela os agentes oxidantes que liberam

    oxignio e, como resultado, estimulam a combusto e aumentam a intensidade do fogo em

    outro material, dicultando a extino dos focos de incndio.

    3.4 Classicao de gases e lquidos para a anlise de

    risco

    Para a anlise de risco as substncias so classicadas quanto a amabilidade,

    segundo a CETESB, de acordo com as propriedades apresentadas na Tabela 3.5.

    3.5 Materiais Incompatveis

    Um grande nmero de substncias so naturalmente instveis e podem

    espontaneamente sofrer decomposio, polimerizao ou outras reaes indesejveis.

    Estas reaes podem ser iniciadas e/ou aceleradas por agentes como a luz, o calor,

    fontes de radicais livres/ons e agentes catalisadores. Reaes deste tipo tendem a ser

    exotrmicas com liberao de gases, e o andamento do processo reativo pode levar a

    srias consequncias. O retardo ou a inibio destas mesmas reaes pode ser realizado

  • 14 CAPTULO 3. MATERIAIS PERIGOSOS

    Tabela 3.4: Limites de explosividade.

    Composto Limite inferior (% volume em ar) Limite superior (% volume em ar)

    Acetaldedo 4,1 57,0

    Acetona 3,0 12,8

    cido hidrocinico 5,6 40,0

    Amnia 15,0 28,0

    Benzeno 1,4 7,1

    Butadieno 2,0 11,5

    Cicloexano 1,3 8,0

    Diesel 6,0 13,5

    Dimetilamina (DEA) 2,8 18,4

    Etano 3,0 12,5

    Etanol 4,3 19,0

    Etileno 3,1 32,0

    Formaldedo 7,0 73,0

    Gasolina 1,3 7,0

    Hidrognio 4,1 74,2

    Isobutano 1,8 8,4

    Isobuteno 1,8 9,7

    Isopropanol 2,2 12,0

    Metano 5,3 14,0

    Metanol 7,3 36,0

    Metiletilcetona 1,8 10,0

    Monxido de carbono 12,5 74,2

    n-Butano 1,9 8,5

    n-Buteno 1,6 9,3

    Propano 2,3 9,5

    Propileno 2,4 10,3

    Querosene 0,7 5,6

    Sulfeto de carbono 1,3 44,0

    Sulfeto de hidrognio 4,3 45,0

    Tolueno 1,4 6,7

    Trimetilamina (TEA) 2,0 11,6

    atravs da adio de inibidores ou diluentes inertes.

    Substncias altamente reativas reagem mesmo a temperatura ambiente. Como

    exemplo pode-se citar os agentes oxidantes fortes como perxidos e cloratos, agentes

  • 3.5. MATERIAIS INCOMPATVEIS 15

    Tabela 3.5: Classicao de gases e lquidos inamveis.

    Nvel de inamabilidade Ponto de fulgor (PF ) ou de ebulio (PE ), em

    0C

    4 - Altamente inamvel PF 37; 8 e PE 37; 83 - Facilmente inamvel PF 37; 8 e PE > 37; 82 - Inamvel 37; 8 < PF 60; 01 - Pouco inamvel PF > 60; 0

    redutores fortes, bases fortes, cidos fortes, e lcalis metlicos. Alm da reatividade

    qumica, estas substncias tendem a atacar os materiais utilizados normalmente na

    construo de uma planta qumica.

    Alguns compostos se tornam mais perigosos quando em contato com a gua,

    sendo esta uma classe importante de materiais incompatveis. Por exemplo os sulfetos

    de carbonila (COS) e de clcio (CaS) liberam o gs cido extremamente txico cido

    sulfdrico (H2S) quando em contato com a gua. Ps secos de cianeto de potssio ou de

    clcio liberam o cido ciandrico (HCN) na presena de soluo aquosa.

    Os materiais utilizados para a construo da planta qumica tambm devem

    ser testados quanto a compatibilidade dos compostos envolvidos. Este cuidado deve

    incluir, alm dos metais e ligas metlicas utilizados para a construo dos equipamentos

    e vasos de processo, os procedimentos de soldagem e fundio, equipamentos como

    bombas e vlvulas, os instrumentos de monitoramento e controle, as juntas, os selos,

    os revestimentos e os lubricantes.

    As informaes sobre compatibilidade qumica podem ser obtidos nas Fichas de

    Informaes de Segurana de Produtos Qumicos (FISPQ), bancos de dados especcos e

    livros sobre reaes qumicas perigosas. A incompatibilidade ente materiais uma causa

    frequente de acidentes na industria qumica e de paradas no previstas para manuteno

    de equipamentos e instrumentos degradados precocemente. O ataque qumico de juntas e

    selos pode resultar deste pequenos vazamentos nas linhas de processo at a total perda de

    conteno em vasos pressurizados, podendo causar incndios, exploses e acidentes mais

    srios.

    A anlise da reatividade igualmente importante para o gerenciamento de

    resduos industriais. De acordo com a norma NBR 10:004 um resduo caracterizado como

    reativo se uma amostra representativa dele apresentar uma das seguintes propriedades:

    a) ser normalmente instvel e reagir de forma violenta e imediata, sem detonar;

    b) reagir violentamente com a gua;

    c) formar misturas potencialmente explosivas com a gua;

  • 16 CAPTULO 3. MATERIAIS PERIGOSOS

    d) gerar gases, vapores e fumos txicos em quantidades sucientes para provocar danos

    sade pblica ou ao meio ambiente, quando misturados com a gua;

    e) possuir em sua constituio os ons CN ou S2 em concentraes que ultrapassem os

    limites de 250 mg de HCN ou 500 mg de H2S liberveis por quilograma de resduo,

    de acordo com ensaio estabelecido no USE-PA SW 846;

    f) ser capaz de produzir reao explosiva ou detonante sob a ao de forte estmulo, ao

    cataltica ou temperatura em ambientes connados;

    g) ser capaz de produzir, prontamente, reao ou decomposio detonante ou explosiva

    a 25 oC e 0; 1 MPa (1 atm);

    h) ser explosivo, denido como uma substncia fabricada para produzir um resultado

    prtico, atravs de exploso ou efeito pirotcnico, esteja ou no esta substncia

    contida em dispositivo preparado para este m.

    3.6 Radiao Ionizante

    A radiao ionizante emitida por material radioativo nociva aos tecidos vivos.

    Pequenas quantidades de istopos radioativos so utilizados em processos qumicos com

    os mais variados propsitos, como por exemplo em instrumentos de medida de densidade

    e/ou nvel e em ensaios no destrutivos.

    Baixos nveis de radioatividade podem ser encontrados em minerais naturais.

    Deve-se atentar para o acmulo do nvel de radiao ao longo do processo ou a disperso

    desta radiao no meio ambiente.

    O uso de materiais radioativos coberto por legislao especca. Uma discusso

    mais detalhada sobre os riscos da radiao ionizante est fora do escopo deste documento.

    3.7 Ficha de Informaes de Segurana de Produtos

    Qumicos

    As Fichas de Informaes de Segurana de Produtos Qumicos (FISPQ)

    1

    so

    documentos que resumem as informaes de sade e segurana para os produtos qumicos,

    sendo obrigatrio o fornecimentos destas chas para os trabalhadores e clientes que tenham

    contato com produtos qumicos produzidos ou vendidos pela empresa.

    1

    No ingls Materials Safety Data Sheet (MSDS).

  • 3.7. FICHA DE INFORMAES DE SEGURANA DE PRODUTOS QUMICOS 17

    A FISPQ contem as informaes necessrias para se avaliar os riscos do material

    desde a etapa produtiva at as ocorrncias de emergncia devido a vazamentos ou contatos

    acidentais. A FISPQ deve possuir no mnimo as seguintes sees:

    1. Informaes do produto e da empresa produtora, como nomes comerciais e

    sinnimos, contatos dos fabricantes;

    2. Composio e informaes dos ingredientes, como nmero CAS

    2

    e a concentrao

    dos componentes da mistura;

    3. Identicao dos riscos qumicos e dos efeitos a sade;

    4. Medidas de primeiros socorros em caso de contato com os olhos e a pele, de inalao

    e de ingesto;

    5. Medidas de combate a incndio e dados de amabilidade;

    6. Aes no caso de lanamento acidental, derramamentos ou descargas;

    7. Cuidados para o manuseio, a transferncia e a armazenagem;

    8. Controle de exposio e proteo individual, incluindo a obrigatoriedade de uso de

    equipamentos de proteo individual e equipamentos como lava-olhos e exaustores;

    9. Propriedades fsicas e qumicas;

    10. Estabilidade e reatividade qumica, com apresentao das causas de instabilidade,

    materiais incompatveis e riscos dos produtos de decomposio;

    11. Informaes toxicolgicas como efeitos agudos e crnicos, doses letais,

    carcinogenicidade

    3

    , teratogenicidade

    4

    , mutagenicidade

    5

    , entre outros;

    12. Informaes ecolgicas como dados de toxicidade a insetos ou peixes e os efeitos de

    sinergismo

    6

    ;

    13. Consideraes de descarte do material;

    14. Informaes de transporte;

    2

    O Chemical Abstract Service uma diviso da Sociedade Americana de Qumica que indexa a

    literatura cientca da qumica e dos ramos coligados, sendo que cada composto qumico possui um

    nico nmero CAS.

    3

    Tendncia ao desenvolvimento de cncer nos rgos ou tecidos.

    4

    Tendncia a m formao embrionrio e/ou fetal.

    5

    Tendncia a alterao do material gentico.

    6

    Quando as propriedades e/ou atividades de uma mistura so diferentes ou mais acentuadas do que

    aquelas apresentadas pelos componentes individuais desta mistura.

  • 18 CAPTULO 3. MATERIAIS PERIGOSOS

    15. Informaes regulatrias;

    16. Informaes adicionais pertinentes ao produto.

    As FISPQ's devem ser desenvolvidas pelos fabricantes e distribuidores de

    produtos qumicos e/ou pelas agncias de controle ambiental. No Brasil a norma NBR

    14:725 dene o formato padro deste documento.

    3.8 Orientaes para projetos que envolvam materiais

    perigosos

    De acordo com a legislao pertinente os empregadores so obrigados a avaliar

    o risco a sade e ao meio ambiente de qualquer composto qumico manipulado na

    empresa e estabelecer quais as precaues necessrias para a proteo do trabalhador.

    Os procedimentos detalhados devem estar facilmente disponveis ao trabalhador.

    O projetista deve considerar aspectos preventivos para o uso de compostos

    perigosos. Os principais pontos a serem considerados so:

    1. Substituio do material perigoso por outro de menor periculosidade ou de um

    material txico por outro menos txico ou inerte;

    2. Connamento atravs da reduo e/ou eliminao de pontos de vazamento em

    equipamentos e tubulaes;

    3. Preveno de lanamentos devido a procedimentos e/ou condies operacionais;

    4. Ventilao adequada ou uso de estruturas abertas;

    5. Coleta e tratamento dos rejeitos industriais slidos, lquidos ou gasosos;

    6. Procedimentos e equipamentos de emergncia para a parada automtica por

    emergncia, rotas de fuga, equipamentos de regate, antdotos, se apropriados, entre

    outros recursos.

    Adicionalmente, uma boa prtica operacional deve incluir:

    1. Procedimentos escritos para o uso de compostos perigosos detalhando os riscos

    envolvidos;

    2. Treinamento pessoal adequado;

  • 3.9. PRINCPIOS DA QUMICA VERDE 19

    3. Fornecimento de equipamentos de proteo individual, incluindo as roupas

    adequadas;

    4. Boa organizao e higiene pessoal;

    5. Monitoramento dos nveis de exposio ambiental, preferencialmente atravs de

    sensores com alarme automtico;

    6. Vericaes mdicas regulares;

    7. Treinamento para condies de emergncia.

    O projetista do processo deve vericar e disponibilizar as FISPQ's para todos

    os compostos utilizados no processo, incluindo solventes, cidos, bases, adsorventes,

    catalizadores, etc. As informaes destas FISPQ's podem ser utilizadas para melhorar a

    segurana inerente do processo, como por exemplo atravs da substituio e/ou eliminao

    de compostos perigosos e dos procedimentos operacionais para garantir a no formao de

    misturas incompatveis. Alm disto, devem ser respeitados todos os limites de exposio

    ambiental previstos na legislao e nas recomendaes tcnicas.

    3.9 Princpios da Qumica Verde

    Em 1991 a Agncia Ambiental Norte Americana

    7

    , atravs de seu escritrio para

    preveno de poluio lanou seu programa Rotas Sintticas Alternativas para Preveno

    de Poluio, com uma linha de nanciamento para projetos de pesquisa que inclussem a

    preveno de poluio em suas rotas sintticas, caracterizando o nascimento da Qumica

    Verde. Alguns anos depois, em 1995, o Governo dos Estados Unidos da Amrica instituiu

    o programa de premiao The Presidential Green Chemistry Challenge, com o objetivo

    de premiar inovaes tecnolgicas implementveis na indstria para a reduo da gerao

    de resduos na fonte, em diferentes setores da produo. Anualmente so premiados

    trabalhos em cinco categorias: a) acadmico; b) pequenos negcios; c) rotas sintticas

    alternativas; d) condies alternativas de reao; e e) desenho de produtos qumicos mais

    seguros.

    A Qumica Verde pode ser denida como o desenho, desenvolvimento e

    implementao de produtos qumicos e processos para reduzir ou eliminar o uso ou a

    gerao de substncias nocivas sade humana e ao ambiente. Os produtos ou processos

    da Qumica Verde podem ser divididos em trs grandes categorias: i) uso de fontes

    7

    Environmental Protection Agency - EPA.

  • 20 CAPTULO 3. MATERIAIS PERIGOSOS

    renovveis ou recicladas de matria-prima; ii) aumento da ecincia de energia e de

    material; e c) evitar o uso de substncias persistentes, bioacumulativas

    8

    e txicas.

    Basicamente, h doze tpicos que precisam ser perseguidos:

    Preveno - Evitar a produo do resduo melhor do que trat-lo ou limp-lo aps

    sua gerao;

    Economia de tomos - Deve-se procurar desenhar metodologias sintticas que possam

    maximizar a incorporao de todos os materiais de partida no produto nal;

    Sntese de Produtos Menos Perigosos - Sempre que praticvel, a sntese de um

    produto qumico deve utilizar e gerar substncia que possuam pouca ou nenhuma

    toxicidade sade humana e ao ambiente;

    Desenho de Produtos Seguros - Os produtos qumicos devem ser desenhados de tal

    modo que realizem a funo desejada e ao mesmo tempo no sejam txicos;

    Solventes e Auxiliares mais Seguros - O uso de substncias auxiliares (solventes,

    agentes de separao, secantes, etc.) precisa, sempre que possvel, tornar-se

    desnecessrio e, quando utilizadas, estas substncias devem ser incuas;

    Busca pela Ecincia de Energia - A utilizao de energia pelos processos qumicos

    precisa ser reconhecida pelos seus impactos ambientais e econmicos e deve ser

    minimizada. Se possvel, os processos qumicos devem ser conduzidos temperatura

    e presso ambientes;

    Uso de fontes renovveis de matria-prima - Sempre que tcnica e economicamente

    vivel, a utilizao de matrias-primas renovveis deve ser escolhida em detrimento

    de fontes no renovveis;

    Evitar a Formao de Derivados - A derivatizao desnecessria (uso de grupos

    bloqueadores, proteo/desproteo, modicao temporria por processos fsicos e

    qumicos) deve ser minimizada ou, se possvel, evitada, porque estas etapas requerem

    reagentes adicionais e podem gerar resduos;

    Catlise - Reagentes catalticos (to seletivos quanto possvel) so melhores que

    reagentes estequiomtricos;

    Desenho para a Degradao - Os produtos qumicos precisam ser desenhados de tal

    modo que, ao nal de sua funo, se fragmentem em produtos de degradao incuos

    e no persistam no ambiente;

    8

    Substncias que se acumulam ao longo da cadeia alimentar, sendo que no topo da cadeia a

    concentrao pode ser at milhares de vezes maior do que a concentrao no meio ambiente.

  • 3.9. PRINCPIOS DA QUMICA VERDE 21

    Anlise em Tempo Real para a Preveno da Poluio - Ser necessrio

    o desenvolvimento futuro de metodologias analticas que viabilizem um

    monitoramento e controle dentro do processo, em tempo real, antes da formao de

    substncias nocivas;

    Qumica Inerentemente Segura para a Preveno de Acidentes - As

    substncias, bem como a maneira pela qual uma substncia utilizada em

    um processo qumico, devem ser escolhidas a m de minimizar o potencial para

    acidentes qumicos, incluindo vazamentos, exploses e incndios.

  • 22 CAPTULO 3. MATERIAIS PERIGOSOS

  • Captulo 4

    Perigos Associados a Processos

    Qumicos

    Em adio aos perigos causados por exposies a produtos qumicos ou devido

    as propriedades dos materiais existem perigos associados as condies operacionais do

    processo e/ou ao uso de equipamentos.

    4.1 Presso

    A sobrepresso, termo utilizado quando a presso do sistema excede a presso

    limite de projeto, um dos perigos mais srios na operao de uma planta qumica.

    Se a sobrepresso exceder a capacidade mxima de trabalho acima de uma margem

    de segurana determinada pela especicao do vaso, pode ocorrer a ruptura do vaso,

    usualmente no cordo de solta ou em alguma junta ou ange. A ruptura do vaso, ou da

    tubulao associada a este vaso, pode iniciar uma srie de eventos que culmina em um

    desastre.

    A sobrepresso ocorre quando ocorre o acmulo de massa, mols ou energia em

    um volume ou espao connado com um uxo de sada restrito. Os causas especcas da

    sobrepresso so discutidas, tambm, no mbito do projeto mecnicos de equipamentos

    de processos qumicos.

    Os recipientes sujeitos a presso devem ser dotados de vlvulas para o alvio

    de presso e vcuo, ajustados de acordo com os limites de trabalho, de forma que uma

    sobrepresso seja eliminada de uma forma controlada. Existem trs conguraes bsicas

    para as vlvulas de alvio de presso:

    Vlvulas diretamente atuadas - so as vlvulas dotadas de pesos e molas calibradas

    23

  • 24 CAPTULO 4. PERIGOS ASSOCIADOS A PROCESSOS QUMICOS

    para abertura a uma determinada presso de trabalho e retorno a condio normal

    aps o alvio da presso;

    Vlvulas indiretamente atuadas - so as vlvulas operadas pneumaticamente ou

    eletricamente, acionadas atravs de sensores de presso; e

    Discos de ruptura - so discos construdos com um material projetado e construdo

    para romper quando determinada presso

    4.2 Temperatura

    Temperatura elevada, acima da qual o equipamento foi projetado, pode resultar

    em falha estrutural e iniciar um acidente. A temperatura elevada pode surgir devido a

    perda de controle de reatores e trocadores de calor, falhas do sistema de lubricao e/ou

    colapso de rolamentos ou exposio a chama externa. Nos processos onde o excesso de

    temperatura um risco o sistema de proteo deve contar com:

    Alarmes e intertravamentos para a parada automtica caso a temperatura exceda ovalor limite;

    Uso de detectores adicionais para o monitoramento de pontos especcos comredundncia, como por exemplo a leitura da temperatura na parede de um tanque

    de armazenamento

    1

    Unidades de resfriamento de emergncia para reatores e trocadores de calor;

    Unidades de arrefecimento para as paradas de emergncia, projetadas para preenchero equipamento com material frio ou inerte;

    Projetar o equipamento para resistir a temperatura mxima possvel;

    Seleo de sistemas de aquecimento inerentemente seguro para materiais perigosos.Os sistemas de aquecimento a vapor podem ser assim classicados pois a

    temperatura mxima pode ser ajustada pela presso do sistema

    2

    .

    1

    Vasos de processo com revestimento refratrio podem ser pintados com uma tinta especial que muda

    de cor em funo da temperatura, permitindo uma fcil identicao dos pontos quentes.

    2

    Sistemas de aquecimento eltricos so particularmente perigosos pois a taxa de aquecimento

    proporcional a resistncia de dissipao, que aumenta com o aumento da temperatura. Desta forma,

    em caso de falha do sistema de controle a temperatura ir aumentar at o colapso da resistncia de

    dissipao. O uso de um disjuntor pode limitar a potncia de aquecimento, mas no diretamente a

    temperatura.

  • 4.3. RUDO 25

    Temperaturas muito baixas tambm podem ser perigosas. Uma baixa

    temperatura pode ser causada pelas condies ambientais locais, operao de processos

    criognicos

    3

    , rpida expanso de gases ou vapores, volatilizao de gases comprimidos

    e reaes endotrmicas. As baixas temperaturas podem causar fragilizao e quebra

    de metais submetidos a esforos e/ou choques mecnicos. Quando submetidos a

    temperaturas muito baixas alguns metia podem sofrer alterao na estrutura cristalina,

    resultando em signicativas mudanas na densidade, como por exemplo o lato. A

    temperatura mnima de projeto deve ser especicada nos projetos de vasos de presso.

    4.3 Rudo

    O rudo excessivo um risco a sade e a segurana. Exposio prolongada a

    rudos de alta intensidade pode causar danos permanentes ao sistema auditivo. Em baixa

    intensidade o rudo uma fonte de distrao e causa fadiga. A unidade de medida do som

    o decibel, denido atravs da expresso:

    Nvel do som = 20log10

    presso do som RMS(Pa)

    2 105; dB (4.1)

    O efeito dos rudo depende tanto da frequncia quanto da intensidade do som.

    Na industria so realizadas medies da intensidade em pontos crticos e o resultados

    emitido em decibis ao qual o trabalhador est sujeito. Danos permanentes ao sistema

    auditivo podem surgir a uma exposio superior a 85 decibis, sendo recomendada

    proteo preventiva para exposies superiores a 80 decibis. Equipamentos ruidosos,

    como compressores, ventiladores, queimadores e vlvulas de alvio de vapor, no devem

    ser instalados prximos de salas de controle. deve-se considerar, tambm o nvel de rudo

    nas imediaes da planta qumica.

    4.4 Perda de conteno

    A principal maneira de proteger os colaboradores e o pblico em geral de uma

    exposio a produtos txicos o connamento destes produtos no interior das linhas e

    dos vasos de processo. A perda de conteno de produtos qumiucos pode ocorrer devido

    aos seguintes motivos:

    Dispositivos de alvio de presso;3

    Processo criognico aquele onde so empregadas temperaturas inferiores a 150 oC.

  • 26 CAPTULO 4. PERIGOS ASSOCIADOS A PROCESSOS QUMICOS

    Erros do operador como deixar um ponto de amostragem aberto ou vazando;

    Procedimento de manuteno falho, incluindo falha nos procedimentos deisolamento, de drenagem e de purga antes e aps o processo de manuteno,

    deixando vazar o produto quando o equipamento aberto ou no incio da operao;

    Vazamentos em equipamentos degradados, incluindo danos de selos e retentores,assim como atravs da superfcie de vasos e tubos corrodos e/ou erodidos;

    Emisses de material particulado a partir de operaes com material slidos;

    Vazamentos internos em equipamentos, particularmente em trocadores de calor,onde o produto qumico entra em contato com correntes de utilidades;

    Derramamento a partir do carregamento ou do esgotamento de tambores ou tanquesde armazenamento.

    Acidentes frequentes com perda de conteno um indicativo de que a planta

    no est sendo mantida apropriadamente e aumenta a probabilidade de um vazamento

    de grandes consequncias. Se o impacto da perda de conteno alto o projetista e/ou o

    engenheiro responsvel deve prever os mecanismos de conteno ou mitigao necessrios.

    Entre os recursos normalmente utilizados temos:

    Sistema de conteno secundrio para prevenir o escoamento supercial, mas istopode criar uma situao perigosa se o lquido for inamvel e de fcil ignio;

    Sistemas de captao e drenagem para coleta da gua de chuva para encaminharpara tratamento de euente lquido;

    Uso de barreiras de concreto para impedir a contaminao da gua subterrnea;

    Conteno no interior de edicaes com ventilao e sistemas de tratamento dematerial particulado, usados para ps perigosos e compostos muito txicos.

    4.5 Fontes de ignio e fogo

    O fogo ocorre aonde quer que exista uma quantidade suciente de combustvel

    (ou comburente) e oxidante (comumente o oxignio) misturados em contato com uma

    fonte de ignio. Se o combustvel estiver acima da sua temperatura de autoignio

    4

    pode ocorrer a ignio espontnea quando em contato com o ar.

    4

    Temperatura de autoignio aquela suciente para iniciar o processo de queima sem a presena de

    fonte de ignio externa.

  • 4.5. FONTES DE IGNIO E FOGO 27

    Todas as precaues devem ser tomadas para eliminar as fontes de ignio em uma

    indstria qumica, partindo-se do princpio que todo o material inamvel que vaza vai

    encontrar eventualmente uma fonte de ignio. As orientaes para o controle de fontes

    de ignio podem ser obtidas na seo 7.9 da norma National Fire Protection Association

    (NFPA) 30.

    4.5.1 Equipamento eltrico

    A ocorrncia de fasca em equipamentos eltricos, como motores, a maior

    fonte potencial de ignio, devendo ser especicados equipamentos a prova de exploso.

    Instrumentos operados eletricamente, controladores, atuadores e computadores tambm

    so fontes potenciais de ignio de misturas inamveis.

    O uso de equipamentos eltricos em reas perigosas abordado em diversas

    normas e recomendaes tcnicas, como as NFPA's 70, 496 e 497, Occupational Safety

    and Health Administration (OSHA) 29, Code of Federal Regulations (CFR) 1910.307,

    American Petroleum Institute (API) 500 e 505, entre outras.

    As reas podem ser classicadas em funo da presena de materiais inamveis.

    A rea 1, sujeita a presena de concentraes de gases ou vapores inamveis dentro da

    faixa de explosividade, subdividida nas seguintes zonas:

    Classe 1 - Diviso 1 : Local no qual gases e vapores amveis podem existir na faixa de

    ignio sob condies normais de operao; ou podem existir frequentemente devido

    reparos, manuteno ou vazamento; ou podem ser liberados durante as paradas ou

    falhas operacionais de equipamentos que tambm pode causar falha simultnea de

    equipamentos eltricos de forma que estes equipamentos possam se tornar uma fonte

    de ignio;

    Classe 1 - Diviso 2 : Local no qual gases, vapores ou lquidos volteis amveis

    so processados estando normalmente connados em sistemas fechados; ou

    concentraes na faixa de ignio so normalmente prevenidas atravs de ventilao

    forada; ou a localizao adjacente a uma rea Classe 1 - Diviso 1 e as

    concentraes de gs ou vapor na faixa de ignio podem eventualmente se

    comunicar com ela;

    Classe 1 - Zona 0 : Local no qual gases e vapores amveis esto presentes

    continuamente na faixa de ignio, ou por um longo perodo de tempo;

    Classe 1 - Zona 1 : Local no qual gases e vapores amveis na faixa de ignio podem

    existir sob condies normais de operao; ou podem existir frequentemente devido

  • 28 CAPTULO 4. PERIGOS ASSOCIADOS A PROCESSOS QUMICOS

    reparos, manuteno ou vazamento; ou podem ser liberados durante as paradas

    ou falhas operacionais que tambm pode causar falha simultnea de equipamentos

    eltricos de forma que estes equipamentos possam se tornar uma fonte de ignio;

    ou adjacente a rea classicada como Classe 1 - Zona 0 e as concentraes de gs

    ou vapor na faixa de ignio podem eventualmente se comunicar com ela;

    Classe 1 - Zona 2 : Local no qual gases e vapores amveis na faixa de ignio no

    devem existir sob condies normais de operao; e quando quando eventualmente

    estiverem presentes por apenas pequeno intervalo de tempo; ou gases, vapores

    e lquidos inamveis so processados mas esto rotineiramente connados em

    sistemas fechados; os as concentraes na faixa de ignio so evitadas atravs

    de ventilao forada; ou adjacente a rea classicada como Classe 1 - Zona 1

    e as concentraes de gs ou vapor na faixa de ignio podem eventualmente se

    comunicar com ela.

    Os procedimentos para classicao de uma rea so fornecidos nas normas NFPA

    30 e 497, API RP 500 e 505, entre outras fontes.

    Vrias tcnicas de proteo so utilizadas para evitar que os equipamentos

    eltricos se tornem fontes de ignio. Painis a prova de exploso, pressurizados e

    purgados, e circuitos intrinsecamente seguros podem ser utilizados nos locais classicados

    como Diviso 1 ou 2 da Classe 1, Equipamentos no centelhantes podem ser utilizados

    nos locais classicados como Diviso 2. O detalhamento do tipo de cada equipamento

    permitidos em cada local classicado dado na norma NFPA 70.

    Tambm muito importante que os equipamentos eltricos em reas perigosas

    sejam mantidos apropriadamente, particularmente nas plantas mais antigas. As

    orientaes sobre manuteno de equipamentos eltricos pode ser obtida na norma

    NFPA70B. Os painis eltricos a prova de exploso so descritos na norma NFPA 496.

    4.5.2 Eletricidade esttica

    O movimento de qualquer material no condutor, na forma de p, lquido ou gs,

    pode resultar na formao de eletricidade esttica, e consequentemente na formao de

    centelhas. Devem ser adotadas precaues para que todo o sistema esteja devidamente

    aterrado e que a continuidade eltrica seja mantida ao longo de toda a instalao,

    principalmente nas tubulaes de transferncia de material e tanques de armazenamento,

    sejam eles xos ou mveis. Os anges so pontos comumente associadas a quebra de

    continuidade eltrica.

  • 4.5. FONTES DE IGNIO E FOGO 29

    Pontos de descarga de vapores ou gases podem gerar cargas eletrostticas.

    Os gases que escapam atravs de uma ruptura em um vaso de processo pode entrar

    em auto-ignio devido uma centelha esttica. A utilizao de mangotes para o

    encaminhamento de gases deve garantir a continuidade eltrica da instalao.

    A proteo contra a formao de eletricidade esttica, centelhas e fuga de corrente

    discutida na API RP 2003 e na norma NFPA 77.

    4.5.3 Processos de combusto

    Chamas vivas presentes em caldeiras, fornos, incineradores e tochas so fontes

    bvias de ignio e devem ser mantidas afastadas das operaes envolvendo materiais

    inamveis.

    4.5.4 Fontes diversas

    prtica usual em plantas que processam materiais inamveis controlar a

    existncia de fontes de ignio e fogo no s do processo como as relacionadas a atividades

    pessoais, tais como fsforos, isqueiros, equipamentos operados com pilha ou bateria,

    entre outros. O uso de equipamentos eltricos portteis, soldas, ferramentas de corte

    ou abrasivas, veculos de combusto interna, etc. devem estar sujeitos a controle rigorosa

    da segurana industrial.

    4.5.5 Deagrao e detonao

    Os dispositivos para proteo contra a propagao de deagraes ou detonaes

    devem ser utilizados sempre que for necessrio impedir a propagao da fonte de ignio.

    O princpio bsico de funcionamento deste dispositivos ser:

    Promover o rpido esfriamento dos gases de queima atravs de um elemento metlicode alta condutividade trmica, evitando a propagao da chama por remoo do

    calor em qualquer uma das direes de escoamento, sem barrar a propagao da

    onda de choque da detonao; ou

    promover o isolamento fsico da deagrao ou detonao atravs da formao deum selo hidrulico, sendo utilizados para proteo unidirecional.

    Maiores detalhes sobre estes equipamentos podem ser obtidos na norma API RP

    2210.

  • 30 CAPTULO 4. PERIGOS ASSOCIADOS A PROCESSOS QUMICOS

    4.5.6 Proteo contra incndio

    Fire Protection Recommendations on the re precautions to be taken in the

    design of chemical plant are given in the standards NFPA 30 (2003), API RP 2001 (2005)

    and API PUBL 2218 (1999). Legal requirements for re protection are given in the

    OSHA standard 29 CFR 1910, subpart L (2007). To protect against structural failure,

    water-deluge systems are usually installed to keep vessels and structural steelwork cool

    in a re. Water mist re protection systems are described in NFPA 750 (2006) and

    API PUBL 2030 (1998). The lower sections of structural steel columns are also often

    lagged with concrete or other suitable materials. Plants that handle ammable liquids

    are usually designed to have slightly sloping ground or use drainage ditches or trenches

    to control runo so that pools do not form. Drainage ditches and slopes should always

    direct ow away from sources of ignition.

    4.6 Exploses

    An explosion is the sudden, catastrophic release of energy, causing a pressure wave

    (blast wave). An explosion can occur without re, such as the failure through overpressure

    of a steam boiler or an air receiver. In a discussion of the explosion of a ammable mixture,

    it is necessary to distinguish between detonation and deagration. If a mixture detonates,

    the reaction zone propagates at supersonic velocity (above approximately 300 m/s), and

    the principal heating mechanism in the mixture is shock compression. The pressure wave

    in a detonation can be up to 20 bar. In a deagration the combustion process is the same

    as in the normal burning of a gas mixture; the combustion zone propagates at subsonic

    velocity, and the pressure buildup is slow and usually less than 10 bar. Whether detonation

    or deagration occurs in a gas-air mixture depends on a number of factors, including the

    concentration of the mixture and the source of ignition. Unless conned or ignited by

    a highintensity source (a detonator), most materials will not detonate. However, the

    pressure wave (blast wave) caused by a deagration can still cause considerable damage.

    In a conned space, such as a pipe, a deagration can propagate into a detonation. Certain

    materials, for example, acetylene and many peroxides, can decompose explosively in the

    absence of oxygen; such materials are particularly hazardous.

    4.6.1 Exploso em espao connado

    Conned Vapor Cloud Explosion (CVCE) A relatively small amount of ammable

    material, a few kilograms, can lead to an explosion when released into the conned space

  • 4.6. EXPLOSES 31

    of a building. This is known as a conned vapor cloud explosion.

    4.6.2 Exploso em ambiente aberto

    Unconned Vapor Cloud Explosions (UCVCE) An unconned vapor cloud

    explosion results from the release of a considerable quantity of ammable gas, or vapor,

    into the atmosphere, and its subsequent ignition. Such an explosion can cause extensive

    damage, such as occurred at Flixborough (HMSO, 1975) and BP Texas City (CSHIB,

    2005). Unconned vapor explosions are discussed by Munday (1976) and Gugan (1979).

    4.6.3 Exploso na expanso de lquido em ebulio

    Boiling Liquid Expanding Vapor Explosions (BLEVE) Boiling liquid expanding

    vapor explosions occur when there is a sudden release of vapor, containing liquid droplets,

    due to the failure of a storage vessel. A serious incident involving the failure of a Liquied

    Petroleum Gas (LPG) storage sphere occurred at Feyzin, France, in 1966, when the tank

    was heated by an external re fueled by a leak from the tank; see Lees (2004) and Marshall

    (1987).

    4.6.4 Exploso de material particulado em suspenso

    Dust Explosions Finely divided combustible solids, if intimately mixed with air,

    can explode. Several disastrous explosions have occurred in grain silos. Dust explosions

    usually occur in two stages: a primary explosion, which disturbs deposited dust; followed

    by the second, severe, explosion of the dust thrown into the atmosphere. Any nely

    divided combustible solid is a potential explosion hazard. Particular care must be taken

    in the design of dryers, conveyors, cyclones, and storage hoppers for polymers and other

    combustible products or intermediates. The extensive literature on the hazard and control

    of dust explosions should be consulted before designing powder handling systems: see

    Field (1982), Cross and Farrer (1982), Barton (2001), Eckho (2003), and NFPA 654

    (2006).

    4.6.5 Propriedades explosivas

    Explosivity Properties Information on explosive materials is given in the

    standards NFPA 495 (2005) and NFPA 491 (1997). Saxs Handbook of Hazardous

    Materials (Lewis, 2004) is also a good general reference. The expansion factor is dened

  • 32 CAPTULO 4. PERIGOS ASSOCIADOS A PROCESSOS QUMICOS

    as the molar density of the reagents divided by the molar density of the products in

    an explosive mixture. The expansion factor is a measure of the increase in volume

    resulting from combustion. The maximum value of the expansion factor is for adiabatic

    combustion. The ame speed is the rate of propagation of a ame front through a

    ammable mixture, with respect to a xed observer. Materials such as hydrogen and

    acetylene that have high ame speeds are more prone to detonation. Values of these

    properties, autoignition temperature, and adiabatic ame temperature are given for

    hydrogen and some hydrocarbons in Table 9.3, which is based on data from Dugdale

    (1985).

    4.6.6 Implicaes no projeto

    Design Implications The usual approach in design is to prevent explosions from

    occurring, for example, by not allowing ammable mixtures to form in the process. If

    internal explosion is a possibility, then it must be considered as a pressure-relief scenario

    and the pressurerelief devices must be sized to prevent detonation. This will usually

    require the use of large bursting disks. Flame arrestors should also be specied on process

    piping to 500 CHAPTER 9 SAFETY AND LOSS PREVENTION

    prevent a deagration event from propagating into a detonation. Particular care

    should be taken when designing plants that contain both pressurized fuels and pressurized

    oxidants.

    4.7 Erro Humano

    The intervention of well-trained process operators is a vital layer in process

    safety, as it is usually the last opportunity to restore the process to a safe condition

    before an emergency shutdown or incident occurs (see Figure 9.1). Even with a capable,

    experienced, and well-trained sta, however, there is always a possibility of human error.

    The likelihood of operator error is substantially increased if operating procedures are not

    clearly documented and followed or if there are lapses in training and supervision. Kletz

    (1999a) has suggested the following failure probabilities: Action Required Probability

    of Failure A valve to be closed directly below an alarm 0.001 Simple action in a quiet

    environment 0.01 Simple action in a distracting environment 0.1 Complex and rapid action

    required 1.0 The Chemical Safety and Hazard Investigation Board preliminary report on

    their investigation of the explosion at the BP Texas City renery on March 23, 2005,

    in which 15 people were killed and over 170 were injured, describes multiple failures in

    supervision, operating procedures, and training that contributed to the accident (CSHIB,

  • 4.7. ERRO HUMANO 33

    2005). One of these was holding a plant safety training meeting in the control room while

    the operators were trying to start up the plant. Table 9.3. Explosivity Properties Fuel

    Formula Maximum Flame Speed (m/s) Adiabatic Flame Temperature (K) Expansion

    Factor Autoignition Temperature (+C) Hydrogen H2 22.1 2318 6.9 400 Methane CH4 2.8

    2148 7.5 601 Ethane C2H6 3.4 2168 7.7 515 Propane C3H8 3.3 2198 7.9 450 n-Butane

    C4H10 3.3 2168 7.9 405 Pentane C5H12 3.4 2232 8.1 260 Hexane C6H14 3.4 2221 8.1 225

    Acetylene C2H2 14.8 2598 8.7 305 Ethylene C2H4 6.5 2248 7.8 490 Propylene C3H6 3.7

    2208 7.8 460 Benzene C6H6 5 2287 8.1 560 Cyclohexane C6H12 4.2 2232 8.1 245 Adapted

    from Dugdale (1985).

  • 34 CAPTULO 4. PERIGOS ASSOCIADOS A PROCESSOS QUMICOS

  • Captulo 5

    Anlise da Segurana do Produto e do

    Processo

    A anlise do impacto na sade, na segurana, e no meio ambiente da

    tecnologia to importante que levada em considerao em qualquer fase da um

    empreendimento, utilizando informaes tcnica do projeto quando so denidas as

    especicaes. Conforme vo surgindo informaes mais detalhadas do projeto, mais

    tcnicas quantitativas podem ser empregadas para a anlise da segurana e do impacto

    ambiental.

    A tabela 5.1 apresenta as etapas tpicas de evoluo de um novo produto ou

    processo a partir da concepo inicial do mesmo. Nas etapas iniciais do desenvolvimento

    do processo o detalhamento ainda no foi realizado, mas a identicao qualitativa dos

    maiores riscos envolvidos podem ser realizados atravs da coleta de informaes das Fichas

    de Informaes de Segurana de Produtos Qumicos para os produtos qumicos envolvidos.

    Uma vez que o uxograma conceitual tenha sido desenvolvido podem ser aplicados tcnicas

    semiquantitativas, tal como a Anlise de Modos de Falha e Efeitos, e procedimentos

    sistemticos para a identicao de perigos, tal como a HAZAN. Uma anlise inicial

    da preveno a poluio pode ser realizada to logo sejam denidos os euentes dos

    processos. Algumas empresas tambm calculam os ndices de segurana neste estgio, para

    permitir uma comparao semiquantitativa dos ndices do processo em desenvolvimento

    dos processos existentes.

    Quando os diagramas de tubulao e instrumentao esto estabelecidos e

    os balanos de massa e energia detalhados realizado um HazOp completo e os

    procedimentos de emergncia podem ser atualizados. As checagens de segurana so

    geralmente concludas nesta etapa e atualizadas e complementadas nos estgios seguintes.

    Durante o projeto de detalhamento e de procurement as especicaes dos fornecedores

    35

  • 36 CAPTULO 5. ANLISE DA SEGURANA DO PRODUTO E DO PROCESSO

    de equipamentos e dos instrumentos se trnam disponveis. Estas informaes podem ser

    utilizadas para a realizao de uma anlise mais quantitativa, como a estimativa de taxa

    de falhas, para a determinao da necessidade de sistemas redundantes. Quando a planta

    inciai a operao, qualquer alterao ou modicao realizada durante o comissionamento

    ou em operao deve passar por rigorosa anlise de risco.

    Tabela 5.1: Evoluo da anlise de risco durante a implementao de um projeto.

    Estgio Informao disponvel Tcnica analtica

    Pesquisa

    conceitual

    Qumica FISPQ's

    FISPQ's Reviso geral de perigos

    Projeto

    conceitual

    Diagrama de processo AMFE e HAZAN

    Lista de equipamentos Anlise de preveno a poluio

    Projeto de vasos de processo Procedimento operac. preliminar

    Projeto de reatores Procedimento operac. preliminar

    Projeto

    preliminar

    Diagramas de engenharia HazOp

    Lgica de controle de processo Procedimentos de emergncia

    Metalurgia ndices de segurana

    Balanos de massa e energia Checagens de segurana

    Hidrulica resumo dos euentes

    reas externas

    Projeto de

    detalhamento

    Projeto mecnico Anlise quantitativa de risco

    Especicao de instrumentos Anlise de arvore de falhas

    Detalhamentos dos fornecedores

    Planos esquemticos (plot plans)

    Projeto

    construtivo

    Isomtrico das linhas HazOp do como construdo

    Especicaes como construdo Treinamento do operador

    Operao da

    planta

    Registros de comissionamento Treinamento do operador

    Registros de manuteno Alterao dos proced. operac.

    Registros da manuteno Reviso dos procedimentos operac.

    Nos Estados Unidos da Amrica o padro OSHA 29 CFR 1910.119 - Process

    Safety Management of Highly Hazardous Chemicals requer que a anlise de risco seja

    realizada para qualquer processo que envolva mais do que 10000 lb(4535; 9 kg) de qualquer

    gs ou lquido inamvel listado o anexo desta norma. Colaboradores de todos os nveis

    hierrquicos devem ser envolvidos na anlise de risco, e o resultados deve ser amplamente

    divulgado e atualizado ao menos a cada 5 anos. Os colaboradores e os terceirizados devem

    ser treinados em prticas de trabalho seguro e na identicao de perigos no processo.

    Quando o produto nal da unidade produtiva for um alimento, complemento

  • 37

    alimentar, cosmtico, produto farmacutico ou produto veterinrio a anlise de risco

    deve considerar as regulamentaes da agncia de vigilncia sanitria competente,

    principalmente atravs das Boas Prticas de Fabricao (GMP - Good Manufacturing

    Practice).

  • 38 CAPTULO 5. ANLISE DA SEGURANA DO PRODUTO E DO PROCESSO

  • Captulo 6

    Anlise de Modos de Falhas e Efeitos

    A Anlise de Modos de Falhas e Efeitos (ou FMEA - Failure Modes and Eects

    Analysis) um mtodo originalmente desenvolvido para processos de manufatura, focando

    a determinao das importncias relativas das falhas de diferentes componentes que

    formam o produto nal. Este mtodo pode ser aplicado para a anlise da segurana

    de uma instalao qumica (norma OSHA 29 CFR 1910.119 ), assim como para o projeto

    de produtos ou mesmo para a elaborao de um plano de negcios. O termo falha se

    refere aos mecanismos, ou modos, pelo qual um componente presente no processo pode

    falhar, seja por erro de operao ou por defeito do componente, enquanto o termo efeito

    se refere ao estudo das consequncias de uma falha.

    Este mtodo de natureza semiquantitativa para a anlise de risco. Durante

    o desenvolvimento deste mtodo so atribudos valores numricos para os diferentes

    modos de falhas baseados na percepo qualitativa do efeito resultante desta falha. Os

    cenrios considerados so priorizadas segundo o grau de consequncia, a probabilidade

    de ocorrncia e pela diculdade em sua deteo. O propsito da FMEA estimar as

    consequncias de uma falha e especicar aes para eliminar ou reduzir estas falhas,

    priorizando um ordenamento que leva em conta a severidade da falha, a probabilidade da

    ocorrncia desta falha e os mecanismos para deteo da causa da falha, resultando em

    uma ordem crescente em relao a gravidade do cenrio.

    Diferentes grupos ou indivduos no iro necessariamente chegar a mesma

    concluso, o que resulta na utilizao deste mtodo nos estgios iniciais do projeto como

    um meio de levantar os problemas de segurana. No entanto, a anlise pode ser aplicada

    em estudos de controle de processos, antes e durante alteraes ou modicaes das

    operaes do processo, e de forma continuada durante toda a vida til do produto ou

    servio. Mtodos mais rigorosos, como o HAZOP e o HAZAN, devem ser aplicados

    quando mais detalhes do processo estiverem disponveis.

    39

  • 40 CAPTULO 6. ANLISE DE MODOS DE FALHAS E EFEITOS

    6.1 Procedimento do FMEA

    A FMEA deve ser conduzida por um grupo multidisciplinar como um exerccio

    de reexo profunda. Quando aplicada para a anlise da segurana de um processo deve

    incluir especialistas em:

    Processos qumicos;

    Equipamentos de processos;

    Controle de processos;

    Operao de processos;

    Anlise de segurana;

    Projeto e desenvolvimento.

    A anlise FMEA realizada atravs das seguintes etapas:

    1. O grupo inicia pela reviso do processo e denio do conjunto de passos do processo

    ou componentes-chave. Para a identicao dos pontos so consideradas perguntas

    do tipo qual o propsito deste sistema, processo ou servio? e o que esperado

    que ele faa?;

    2. Para cada passo do processo ocorre uma reexo sobre os modos de falha de operao

    ou do equipamento, no qual o componente no funciona de acordo com o esperado;

    3. Para cada modo de falha o grupo estuda as possveis consequncias desta falha,

    podendo haver mais de uma consequncia para cada condio anormal;

    4. Para cada modo de falha e consequncia o grupo relaciona cada uma das possveis

    causas que podem disparar o modo de falha considerado;

    5. Para cada causa a equipe identica o sistema j instalado, ou j previsto, para

    prevenir a origem da no conformidade ou alarmar o operador, em tempo hbil,

    para a tomada de aes corretivas. Nesta etapa muito importante que a equipe

    de trabalho considere a congurao existente, no devendo assumir que algo ser

    adicionado no futuro para corrigir algum dos problemas identicados;

    6. Uma vez que a reexo sobre o processo esteja nalizada (usualmente aps vrias

    reunies), a equipe revisa a lista de consequncias e atribui a cada uma delas um

    nmero de severidade, SEV, medida como o impacto da consequncia. Podem ser

    adotadas diferentes escalas para a classicao da severidade;

  • 6.2. ESCALA DE PONTUAO DO FMEA 41

    7. A equipe atribui ento um nmero para a probabilidade de ocorrncia, OCC, para

    cada uma das causas. O nmero de ocorrncia a medida tanto da probabilidade

    quanto da frequncia de que ocorra uma causa;

    8. Para cada um dos mtodos ou sistemas de controle existentes a equipe atribui um

    nmero de deteco, DET, que ordena a probabilidade de que o sistema existente

    previna a ocorrncia da causa, ou modo de falha, ou detete a causa e alarme o

    operador para a tomada da ao corretiva antes de ocorrer a falha;

    9. Os trs termos SEV, OCC e DET so multiplicados juntos para fornecer um nmero

    total para a probabilidade de risco (RPN );

    10. Com base no RPN a equipe classica as aes a serem tomadas para cada item do

    FMEA. Itens com RPN baixo podem no demandar aes, enquanto itens com RPN

    alto podem requerer interveno imediata para mudanas no projeto do processo

    e/ou na instrumentao de controle;

    11. Adicionalmente pode ser determinado o nmero de criticidade (RCR) atravs do

    produtos dos valores dos parmetros SEV eOCC. Este nmero de criticidade fornece

    um guia para classicar a ordem para correo das falhas em potencial.

    A FMEA deve estar associada a uma determinada reviso de projeto. Toda vez

    que ocorrer uma nova reviso o processo de ser atualizado.

    6.2 Escala de pontuao do FMEA

    Os nmeros atribudos aos parmetros SEV, OCC e DET so apenas indicaes

    qualitativas da probabilidade ou impacto. Por causa desta caracterstica, e para reduzir o

    tempo despendido para classicao de itens duvidosos (como identicar uma severidade

    como 4 ou 5), os participantes mais experientes utilizam a escala 1, 4, 7 ou 10 para

    aumentar a granularidade de cada resposta. muito importante que a equipe de trabalho

    concorde com o signicado de cada ordenamento no contexto de cada parmetro do FMEA

    antes do andamento do estudo.

    A Tabela 6.1 apresenta uma sugesto para a escala de pontuao do estudo

    FMEA, mas outras escalas podem ser mais apropriadas em outros cenrios.

    Cabe destacar que o parmetro DET inverso ao parmetro OCC. Um alto valor

    de DET corresponde a uma pequena probabilidade de deteco, enquanto um alto valor de

    OCC corresponde a uma alta probabilidade de ocorrncia. Quando no houver consenso

    na quanticao de um determinado item deve ser adotado o valor mais conservador.

  • 42 CAPTULO 6. ANLISE DE MODOS DE FALHAS E EFEITOS

    Tabela 6.1: Escala de pontuao para o FMEA.

    Escala SEV OCC DET

    1 Efeito insignicante Falha pouco provvel Proteo sempre

    previne a falha

    4 Danos mnimos,

    possvel perda de

    produo

    Possvel falha ocasional Alta probabilidade do

    sistema de proteo

    detectar a causa ou

    prevenir a falha

    7 Danos signicativos a

    equipamentos locais

    Probabilidade de falhas

    pouco frequentes

    Baixa probabilidade

    da proteo detectar

    a causa ou prevenir a

    falha

    10 Danos severos a planta,

    com possibilidade de

    leses corporais

    Alta frequncia de

    falhas

    Nenhum mtodo de

    deteco da causa ou da

    falha

    O FMEA pode ser facilmente conduzido com o uso de planilhas de clculo.

    6.3 Interpretao dos pontos do FMEA

    Uma vez calculados os valores de RPN a lista deve ser classicada em

    ordem decrescente e analisada em relao a possveis inconsistncias. A ferramenta

    essencialmente qualitativa, e permite u peso numrico em funo da indicao de risco

    relativo a cada modo de falha diferente.

    Cada item da lista deve ser revisto para determinao das aes a serem adotadas.

    Se a escala 1, 4, 7 e 10 tiver sido adotada os itens com pontuao acima de 100 devem

    ser submetidos a mudanas de projeto ou de condio operacional. Isto garante que um

    item com peso 7 ou 10 seja priorizado na tomada de aes, a menos que tenha recebido

    peso 1 no terceiro parmetro.

    Como o FMEA um mtodo semiqualitativo o nmero de itens identicados

    no pode ser utilizado para comparao direta entre processos distintos. No entanto, a

    identicao de um pequeno nmero de itens, tipicamente abaixo de 50, geralmente um

    indicativo de uma anlise incompleta ao invs de indicar um processo seguro.

  • Captulo 7

    ndice de Segurana

    Algumas companhias fazem uso de ndices de segurana como ferramenta para

    avaliao do risco relativo de novas plantas ou processos.

    O ndice de segurana mais empregado o ndice Dow de Fogo e Exploso,

    desenvolvido pela companhia Dow Qumica e publicado pelo Instituto Americano dos

    Engenheiros Qumicos (American Institute of Chemical Engineers - AIChE ). Um ndice

    numrico de fogo e exploso (F&EI ) uma valor calculado, baseado na natureza do

    processo e nas propriedades dos produtos qumico envolvidos deste processo. Quanto

    maior o valor do F&EI mais perigoso o processo. A Tabela7.1 apresenta a avaliao do

    perigo em funo do valor calculado para o F&EI.

    Tabela 7.1: Avaliao do perigo.

    Faixa do ndice Dow de Fogo e Exploso Grau de perigo

    1 - 60 Leve

    61 - 96 Moderado

    97 - 127 Intermedirio

    128 - 158 Pesado

    > 159 Severo

    Adaptado do Dow F & E I Guide (1994).

    Para avaliar o perigo potencial de uma nova planta o ndice pode ser calculado

    aps o Diagrama de Tubulao e Instrumentao e os desenhos da planta. Nas verses

    mais antigas deste guia a ndice era utilizado para determinar quais as medidas preventivas

    e de proteo necessrias. Na verso atual estes temas so abordados do projeto da planta

    atravs de outras ferramentas de anlise, e os resultados so incorporados na avaliao do

    potencial de perda, na forma de fatores de perda de controle de crdito.

    vantajoso estimar F&EI nos estgios iniciais do projeto da planta, pois o

    43

  • 44 CAPTULO 7. NDICE DE SEGURANA

    mesmo pode indicar alternativas, ou rotas, mais seguras para o processo desejado. Ao

    longo desta sesso ser apresentado apenas um esboo da aplicao do F&EI. O guia

    completo deve ser consultado antes de aplicar a ferramenta a um processo especco. O

    julgamento, baseado na experincia com processos similares, necessrio para denir a

    real magnitude dos vrios fatores utilizados no clculo dos ndices e fatores de perda de

    controle de crdito.

    7.1 Clculo do [Indice Dow de Fogo e Exploso F&EI

    O procedimento para o clculo do ndice e do potencial de perda est apresentado

    na Figura. O primeiro passo identicar as unidades que possuem maior impacto na

    magnitude de qualquer fogo ou exploso, sendo o ndice calculado para cada uma destas

    unidades. Na sequncia deve ser determinado o Fator do Material. A partir deste fator

    podem ser calculados o Fator Geral de Perigo do Processo (F1) e o Fator Especial de

    Perigo do Processo (F2, que consideram o perigo inerente na operao de uma unidade

    especca do processo, e ainda determinado o Fator de Dano. A partir dos Fatores de

    Perigo do Processo determinado perigo da Unidade de Processo (F3 = F1 F2), e apartir deste o F&EI (F3 FatordoMaterial)

    Figura 7.1: Procedimento para clculo do F&EI e outras informaes de anlise de risco.

    A base do F&EI o Fator do Material (MF ). O MF multiplicado pelo Fator

    de Perigo da Unidade para determinar o F&EI da unidade. O Fator da Unidade do

    7.1.1 Fator do Material

    O Fator do material a medida da taxa intrnseca de energia liberada a partir da

    queima, exploso ou outra reao qumica do material. Os valores do MF para mais de

    300 substncias so apresentados no guia ocial, assim como o procedimento para calcular

    este valor para substncias ausentes desta listagem, a partir da temperatura de fulgor,

    ensaios de exploso para ps, valores de reatividade (de 0 para substncias estveis at 4

    para substncias capazes de detonao no connada, entre outros dados. A Tabela 7.2

    apresenta os valores referenciais para algumas substncias.

    No clculo do F&EI para a unidade, deve ser adotado o maior valor do MF ,

    relacionada a substncia presente em quantidade signicativa.

  • 7.1. CLCULO DO [INDICE DOW DE FOGO E EXPLOSO F&EI 45

    Tabela 7.2: Fatores de Material tpicos.

    Substncia MF Temp. de fulgor (oC) Calor de Combusto (Mj=kg)

    Acetaldedo 24 39 24,4

    Acetileno 40 gs 48,2

    Acetona 16 20 28,6

    Amnia 4 gs 18,6

    Benzeno 16 11 40,2

    Butano 21 gs 45,8

    Cicloexano 16 20 43,5

    Cloreto de vinila 21 gs 18,6

    Cloro 1 0,0

    Enxofre 4 9,3

    Etanol 16 13 26,8

    Hidrognio 21 gs 120,0

    Nitroglicerina 40 18,2

    Tolueno 16 40 31,3

    Nota: 1 m3 264; 2 US gal; 1 kN=m2 0; 145 psi; 1 kg 2; 2lbs; 1 kJ=kg 0; 43 BTU=lb.

    Adaptado do Dow F & E I Guide (1994).

    7.1.2 Perigo Geral do Processo

    Os Perigos Gerais do Processo so fatores determinantes para se estimar a

    magnitude das perdas que se seguem a um incidente. Seis fatores so listados no clculo

    deste componente:

    A. Reao qumica exotrmica: o peso varia de 0; 3, adotado para uma reao

    exotrmica branda, tal como a hidrogenao, at 1; 25, adotado para uma reao

    exotrmica extremamente sensvel, tal como a nitrao;

    B. Processo endotrmico: um peso 0; 2 atribudo apenas a reatores, sendo elevado

    para 0; 4 se o reator for aquecido diretamente pela queima de combustvel.

    C.

  • 46 CAPTULO 7. NDICE DE SEGURANA

  • Captulo 8

    Estudo de Perigo e Operabilidade

    O Estudo de Perigo e Operabilidade, conhecido como HazOp

    1

    , um

    procedimento sistemtico para o exame crtico de possveis desvios (anomalias) na

    operabilidade de um processo. Este estudo pode ser aplicado a um processo em fase

    de projeto ou para o aprimoramento de uma instalao j existente.

    O estudo HazOp consiste na realizao de uma reviso do projeto, ou de

    uma planta em operao, a m de identicar os perigos potenciais e/ou problemas de

    operabilidade que podem surgir devido aos desvios das condies ideais consideradas

    no projeto. Esta tcnica foi desenvolvida para a rea petroqumica e atualmente

    amplamente empregada nas indstrias qumicas, de processos e correlatas. Juntamente

    com a tcnica de Anlise Preliminar de Perigo (APP) faz parte dos procedimentos de

    Anlise de Risco

    2

    .

    O HazOp deve ser realizado segundo um procedimento rigoroso, por meio de uma

    srie de reunies, durante as quais uma equipe multidisciplinar discute metodicamente

    o projeto da instalao. O lder da equipe orienta o grupo atravs de um conjunto de

    palavras-guias que focalizam os desvios dos parmetros estabelecidos para o processo

    ou operao em anlise. Esta ferramenta pode ser empregada para um mapeamento

    preliminar do projeto ainda na fase de diagrama de processo, ou para um estudo detalhado

    nas etapas posteriores, quando uma descrio completa, com os respectivos desenhos de

    detalhamento e de Tubulao e Instrumentao e Tubulao, e as folhas de especicaes

    dos equipamentos, esto disponveis. Um estudo HazOp do processo tal qual construdo

    (as built) pode ser conduzido logo aps a construo da instalao e imediatamente antes

    do comissionamento e partida desta.

    1

    Do ingls Hazard and Operability Study

    2

    Estudo quantitativo de riscos numa instalao industrial, baseado em tcnicas de identicao de

    perigos, estimativa de frequncias e consequncias das ocorrncias anormais, anlise de vulnerabilidade e

    estimativa do risco.

    47

  • 48 CAPTULO 8. ESTUDO DE PERIGO E OPERABILIDADE

    8.1 Princpios Bsicos

    O estudo formal do HazOp requer o estudo sistemtico dos diagramas do projeto

    para identicao dos pontos de estudo (ns), constitudos por vasos, bombas, reatores,

    trocadores de calor, entre outros equipamentos e/ou acessrios. A equipe deve comear

    o estudo pelo incio das correntes de processo, prosseguindo a anlise no sentido de seu

    uxo natural, aplicando as palavras-guias em cada n estudado, possibilitando assim a

    identicao dos possveis desvios, ou condies anormais, e suas respectivas situaes de

    perigo.

    A equipe deve identicar as causas de cada desvio e, caso surja uma consequncia

    de interesse, av