Download - CURSO AQR Universidade
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GERNCIA DE RISCOS
Anlise Qualitativa e Quantitativa de
Riscos Industriais
AQR
Prof. Dr. Carlos Enrique de M. Jernimo
JULHO - 2015
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CONTEDO PROGRAMTICO
Tcnicas de Anlise Quantitativa de Riscos Industriais.
- Conceituao de Risco
- Tcnicas selecionadas de anlise de
freqncia de falhas e de cenrios:
- Confiabilidade, Disponibilidade;
- rvore de falhas;
- rvore de eventos: ETA.
- Tcnicas de anlise de conseqncias:
Modelos de Fontes;
Modelos de Disperses;
Modelos de Incndios;
Modelos de Exploses;
Modelos de Vulnerabilidade.
- Exemplos de Aplicao
BLOCKSIM 8
PHAST RISK 6.6
ALOHA 5.4.3
Software
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Temas recomendados
FABIG Fire and Blast Information Group
http://www.fabig.com
OGP International Association of Oil & Gas Producers
http://www.ogp.org.uk pesquisar risk assessment data directory
CETESB
http://www.cetesb.sp.gov.br/
TNO
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
O que
Risco?
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
RISCO
Probabilidade de que um evento
esperado ou no esperado se torne realidade.
Idia do ocidente
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
RISCO
Traduo de hazard.
Escolha justificada na medida que o risco considera os componentes
antropognicos e a noo de possibilidade de perigo.
Etimologia da palavra, risco est ligado aos termos latinos risicu e
riscu, ligados por sua vez a resecare, que significa cortar.
Sentido apropriado ao hazard, pois este significa uma ruptura numa
continuidade, como um risco, contendo a idia de corte-ruptura.
Sair do comum
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
RISCO
Traduo de hazard.
No h uma palavra correspondente em portugus (ou em outras
lnguas latinas, como o Espanhol e o Francs) que exprima o verdadeiro
significado desta palavra.
O que estar em risco? estar suscetvel ocorrncia de um hazard.Portanto, pode-se entender o termo hazard como sinnimo de ameaa
ou perigo, enquanto risk refere-se existncia conjunta de ameaa (ou
perigo) e vulnerabilidade.
Marandola Jr. e Hogan, 2003
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
RISCO
Objeto social definido como a percepo do perigo, da catstrofe
possvel.
Existe apenas em relao a um indivduo e a um grupo social ou
profissional, uma comunidade, uma sociedade que o apreende por meio
de representaes mentais e com ele convive por meio de prticas
especficas.
Veyret , 2007
RISCO MEIO ANTRPICO
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
RISCO
Medida da perda econmica e/ou danos a vida humana funo da
combinao entre a freqncia de ocorrncia e a magnitude de um
evento indesejado.
Feliciano Filho , 2006
RISCO MEIO ANTRPICO
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Risco a probabilidade de ocorrncia de um certo nvel de impacto
Risco x Perigo
Andar sobre um muro representa um perigo.
Andar sobre aquele muro implica num risco de x% de cair e quebrar um membro.
ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
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Perigo?
Risco ?
Cho
ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
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Como determinar o risco?
Risco pode ser determinado quando todos resultados
possveis e suas respectivas probabilidades de
ocorrer so conhecidos.
Incerteza existe quando todos os possveis resultados
so conhecidos, mas as probabilidades de ocorrncia
so desconhecidas.
ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
RISCO
R = P x CR = Risco
P = Probabilidade
C = Consequncias
Derivaes so difundidas por vrios autores no Brasil e no exterior:
Varnes,1985;
Cerri, 1993;
Cerri e Amaral, 1998;
Fernandes e Amaral, 2000.
Essa concepo tambm considerada pela Poltica Nacional de
Defesa Civil (BA SIL, 1994), aprovada pela Resoluo N 02 de 12 de
dezembro de1994 do Conselho Nacional de Defesa Civil,
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
RELAO COM O RISCO
Situao de risco caracterizada pela presena simultnea (ou pela
interao) de dois componentes: AMEAA E VULNERABILIDADE
Ameaa
Relacionada s condies fsico-naturais do terreno ou da rea
ocupada, indicando sua maior ou menor suscetibilidade ocorrncia de
fenmenos que podem colocar o homem em situao de perigo, como
os escorregamentos, as inundaes, os terremotos, os furaces etc.
Vulnerabilidade
Diz respeito s condies objetivas e subjetivas de existncia,
historicamente determinadas, que originam ou aumentam a
predisposio de uma comunidade a ser afetada pelos possveis danos
decorrentes de uma ameaa
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
RELAO COM O RISCO
Vulnerabilidade
Ponto fraco, ou falho em um sistema qualquer. Geralmente est
relacionado a uma deficincia.
Ameaa
Est relacionada a uma vulnerabilidade, podendo ento se aproveitar
dela. Pode acontecer ou no.
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
RELAO COM O RISCO
Situao de risco caracterizada pela presena simultnea (ou pela
interao) de dois componentes: AMEAA E VULNERABILIDADE
O risco uma situao ou uma condio.Marandola Jr. e Hogan, 2004
O que seria a vulnerabilidade?
O que seria ameaa?
O que seria o risco?
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
RISCO x PERIGO
R = f (M, P) => PERIGOSR = Risco
M = Magnitude
P = Probabilidade
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
AGENTES DO RISCO
Aspectos Ecolgicos
Segurana Ambiental
Gesto de Riscos
A
A natureza engendra
riscos maiores;
Catstrofes com
terremotos, vulces e
inundaes
A
A Cincia e a Tcnica
engendra riscos
maiores;
Surge a Cindnica(Cincia do perigo)
A
Conceito de riscos no-
eliminveis;
(Progresso gera risco)
Conceito de Risco Zero
cai
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
DIMENSES E SUBDIMENSES DO RISCO
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Alguns Conceitos
TIPOS DE RISCO
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Identificao
do Perigo
Caracterizao
do Risco
Avaliao da
Exposio
Avaliao dos
Efeitos
Classificao do Risco
Anlise
Riscos/ Benefcios
Reduo do Risco
Monitoramento
AV
ALIA
OG
ESTO
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Quais os
principais
fatores no
gerenciamento
do risco?
ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Gerenciamento do Risco
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ANLISE DE RISCOS AMBIENTAIS
Gerenciamento do Risco
Fatores de Gerenciamento do Risco
Probabilidade de ocorrncia do risco;
Impacto do risco;
Perda esperada do risco;
Situao do risco;
Estratgia de resposta;
Planejamento de Resposta;
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Interfaces da Avaliao e Gesto de
Riscos
Avaliao &
Gesto de
Riscos
Gesto de
Produtos
Liderana &
Responsabilidade
Novos
Empreendimentos
Contingncia
Gesto de
Mudanas
Operao &
Manuteno
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O QUE VOC J OUVIU FALAR SOBRE RISCO ?
Voc acha que o RISCO
apenas uma questo de
Sorte?
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Conceituao - Acidente
- Evento imprevisto e indesejvel, instantneo ou no, que resultou em dano
pessoa (inclui a doena do trabalho e doena profissional), ao patrimnio (prprio ou
de terceiros) ou impacto ao meio ambiente.
- Evento no planejado e indesejvel, ou uma seqncia de eventos que geram
conseqncias indesejveis. (CETESB P4.261).
- Um evento ou srie de eventos resultando em morte, ferimentos, doenas
ocupacionais, danos ou perdas em equipamentos ou propriedade, ou dano ao meio
ambiente.
(MIL STD 882 D # 3.2.6)
- um incidente que resultou em ferimento, doena ou fatalidade.
(OHSAS 18001:2007 # 3.9 Note 1).
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Conceituao - Perigo
Potencial de qualquer estado da matria, evento ou circunstncia que possa causardanos s pessoas e/ou propriedades e/ou meio ambiente.
Situao com potencial de provocar leses pessoais ou danos sade, ao meioambiente ou s propriedades, ou a uma combinao destes.
Uma ou mais condies, fsicas ou qumicas, com potencial para causar danos spessoas, propriedade, ao meio ambiente ou combinao desses.(CETESBP4.261).
Qualquer condio real ou potencial que possa causar ferimentos, doenas, oumorte de pessoas; dano ou perda a um sistema, equipamento ou propriedade; ou
dano ao meio ambiente. (MIL STD 882 D # 3.2.3).
uma inerente caracterstica fsica ou qumica que tem o potencial de causar dano(a pessoas, propriedade ou o meio ambiente). (CCPS:Guidelines for HazardEvaluation Procedures, 1992).
Fonte, situao, ou ato com potencial de produzir danos em termos de ferimentosou doenas, ou uma combinao desses (OHSAS 18001:2007 # 3.6).
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Conceituao - Risco
- Medida de perdas econmicas, danos ambientais ou leses humanas em
termos da probabilidade de ocorrncia de um acidente (freqncia) e
magnitude das perdas, dano ao ambiente e/ou de leses (conseqncias).
- Medida de danos vida humana, resultante da combinao entre a
freqncia de ocorrncia e a magnitude das perdas ou danos
(conseqncias). (CETESB P4.261).
- Combinao de freqncia de ocorrncia dos eventos perigosos ou
exposies e a severidade do ferimento ou doena que pode ser causada
pelo evento ou exposio. (OHSAS 18001:2007 # 3.21).
Ocorrncia
PerdasC
Tempo
OcorrnciaF
Tempo
PerdasR
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Expresso matemtica da incertezaBlaise Pascal
(*19/06/1623 19/08/1662)
Embora teorias relativas ao risco e incerteza,
continuem a se desenvolver atualmente, a
contribuio pioneira de Blaise Pascal
permanece crucial para nossa compreenso da
noo de riscos. Em 1654 em troca de
correspondncias com Pierre Fermat sobre
teoria da probabilidade, Pascal influenciava
fortemente o desenvolvimento da noo
matemtica de risco.
Atividade
C1
C2
C3
C4
iii CfR
kk CfCfCfR ...2211
k
i
ii CfR1
Ci : Conseqncia associada ao evento i
fi : Freqncia de ocorrncia do evento i
Ri : Risco associado ao evento i
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Fases da gesto de riscos
Anlise de riscos: Estudo quantitativo de riscos numa instalao industrial, baseado em
tcnicas de identificao de perigos, estimativa de freqncias e conseqncias, anlise
de vulnerabilidade e na estimativa de risco.
Avaliao de riscos: Processo pelo qual os resultados da anlise de riscos so utilizados
para a tomada de deciso, atravs dos critrios comparativos de riscos, para definio da
estratgia de gerenciamento dos riscos e aprovao do licenciamento ambiental de um
empreendimento.
Gerenciamento de riscos: Processo de controle de riscos compreendendo a formulao
e a implantao de medidas e procedimentos tcnicos e administrativos que tm por
objetivo prevenir, reduzir e controlar os riscos, bem como manter uma instalao operando
dentro de padres de segurana considerados tolerveis ao longo de sua vida til.
Programa de gerenciamento de riscos (PGR): Documento corporativo que define a
poltica e diretrizes de um sistema de gesto, com vista preveno de acidentes em
instalaes ou atividades potencialmente perigosas.
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Fases da gesto de riscos
Gerenciamento de Risco
(controle do risco residual)
Avaliao de Risco
(critrio)
Analise de Risco
(mtodo)
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Porque avaliar e gerenciar riscos?
PREVENO E CONTROLE
Superviso de Processo
Procedimento de trabalho
DETECO
Gs e Chama
BLOQUEIOS
Sistema de ESD e
Blowdown
PROTEES
Combate a incndio e
Proteo a chama
Acidentes advm de seqncia de falhas
Perdas associadas:
Vidas; Danos ambientais; Equipamentos; Materiais; Imagem; Rentabilidade; Etc.
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Ao das medidas preventivas em
possveis acidentes industriais
Fre
qu
en
ci
a
Consequencias
Medidas
Preventivas
Medidas
Protetoras
(Mitigadoras)
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Parametrizao do Risco
No aspecto geral, o risco a comunidade possui dois indicadores:
Risco Individual representa a fatalidade a pessoa hipottica, da comunidade,vivendo em ocupaes fixas presentes 24horas/dia, na proximidade do
empreendimento sob influncia dos efeitos acidentais;
indicador - uso do solo (conservativo)
Risco Social representa as mltiplas fatalidades que podem ocorrer nacomunidade, considerando: fraes da comunidade exposta durante o dia e
noite, fator de escape dos ocupantes, fator de cobertura, na proximidade do
empreendimento sob influncia dos efeitos acidentais.
indicador impacto social
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Anlise de Risco no Brasil
Diferentemente do que houve em vrios outros pases, no Brasil, a implantao douso de estudos de anlise de risco como a conhecemos hoje no se deu atravs dosrgos de Trabalho mas pelos de Meio Ambiente, a partir de 1986.
O princpio desses estudos na regulamentao brasileira se d com a publicao da
Resoluo CONAMA 001/86, que instituiu a necessidade de realizao do EIA e do
respectivo RIMA para o licenciamento de atividades modificadoras do meio
ambiente.
O Estudo de Anlise de Riscos, que no est explicitado nessa resoluo, passou aser incorporado nesse processo de licenciamento (como parte integrante do EIA)para determinados tipos de empreendimentos, de forma que, alm dos aspectosrelacionados com a poluio, tambm a preveno de acidentes operacionais fossecontemplada no processo de licenciamento.
CETESB. Manual de orientao para a elaborao de estudos de anlise de riscos.
So Paulo, 1994.
FEEMA. Manual de orientao para a elaborao de estudos de anlise de riscos.Rio de Janeiro, Outubro 1996.
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Anlise de Riscos nos Planos de Emergncia
Plano de Emergncia Individual (PEI): Documento que define as responsabilidades,diretrizes e informaes, visando a adoo de procedimentos tcnicos eadministrativos, estruturados de forma a propiciar respostas rpidas e eficientes emsituaes emergenciais em diversos cenrios.
objeto de exigncia da Resoluo CONAMA n 398/2008 (forma revista daResoluo CONAMA 293/2001) : Dispe sobre o contedo mnimo do Plano deEmergncia Individual para incidentes de poluio por leo em guas sob jurisdionacional, originados em portos organizados, instalaes porturias, terminais, dutos,sondas terrestres, plataformas e suas instalaes de apoio, refinarias, estaleiros,marinas, clubes nuticos e instalaes similares, e orienta a sua elaborao .
O artigo 5, inciso III da Resoluo CONAMA 398/2008, estabelece que, entre outrosaspectos, o PEI da instalao dever ser elaborado de acordo com as orientaesdos resultados da anlise de risco da instalao e na mesma resoluo, em seuartigo 6, inciso I, o PEI dever ser reavaliado pelo empreendedor, entre outrassituaes, quando a atualizao da anlise de risco da instalao recomendar.
NR-20 Segurana e Sade no Trabalho com Inflamveis e Combustveis novareviso de 29-Fev-2012. H demandas para estudo de risco ficando o escopo a serdefinido pelo analista.
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Anlise de riscos nos estados brasileiros
Estabelecimento de critrios de tolerabilidade feito diferentemente em cada estado.
So Paulo CETESB
Rio de Janeiro INEA (ex-FEEMA)
Rio Grande do Sul FEPAM
Minas Gerais FEAM
Bahia INEMA (ex-CRA)
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Critrios de Risco Individual
Os critrios de risco individuais so destinadas a mostrar que os trabalhadores oumembros do pblico no esto expostos a riscos excessivos. Eles esto em grande
medida independente do nmero de pessoas expostas e, conseqentemente, podem
ser aplicados a um vasto leque de atividades.
Risco individual calculado atravs da identificao de todas as fontes de riscosde letalidade a um dado indivduo, resultante da contribuio de cada fonte e, em
seguida, adicionando esses dar o risco global.
Tipicamente para os trabalhadores da indstria de leo, gs e petroqumica as fontes
primrias de risco so:
Ocupacional Por exemplo: Escorreges, e quedas, afogamentos
Transportes Por exemplo: Acidentes rodovirios e acidentes areos
Relacionados aos hidrocarbonetos Por exemplo: Perda de contenoproduzindo emisses txicas, incndios ou exploses
Os critrios de risco individuais so mais comumente expressa na forma de riscoindividual por ano (IRPA). Hoje, para esse critrio de IRPA, os valores apresentados
a seguir so geralmente considerados internacionalmente aplicveis para indstrias
perigosas.
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Critrio de risco individual - HSE
(*) ALARP: To baixo quanto razoavelmente praticvel provm do ingls As Low As Reasonable Practicably
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Princpios filosficos para a estabelecer
critrios de tolerncia ao risco
Diversos princpios filosficos so empregados para estabelecer critrios de tolerncia ao risco:
O princpio ALARP: To baixo quanto razoavelmente praticvel (As low as reasonablypracticable) Este princpio considera que os riscos que se situem na regio delimitada por um valorde risco considerado no tolervel (limite superior) e um valor de risco considerado como tolervel(limite inferior) devem ser reduzidos de forma a atingir um valor to baixo quanto razoavelmentepraticvel, em uma relao custo- benefcio.
O princpio da precauo Este princpio afirma que na ausncia da certeza cientfica formal, existncia de umrisco de um dano srio ou irreversvel requer a implementao de medidas que possam prever este dano.
O princpio MEM: Mnima mortalidade endgena (Minimum endogeneous mortality) um princpiobaseado no risco absoluto que prope que o risco devido a um novo sistema no deve aumentar significativamente ovalor do mnimo endgeno mortalidade para um indivduo expostos aos sistemas tecnolgicos (definidos comoentretenimento, esportes, atividades do tipo faa voc mesmo, transportes) e excluindo-se as mortes poradoecimento, doenas ou ms formaes congnitas)
O princpio GAMAB: To bom quanto o j existente (Globalement au moins aussi bon) Prope que todonovo sistema deve oferecer um nvel de risco global to bom quanto o dos sistemas equivalentes j existentes.
No existe uniformidade na adoo de princpios filosficos para o estabelecimento de critrios detolerncia ao risco, o que evidencia sua natureza complexa e multifacetada.
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CRITRIOS DE ACEITAO SP e BA
Na regio ALARP, o empreendedor deve
comprovar que est aplicando as melhores
tcnicas de reduo dos riscos, em nada
impedindo a instalao por esta questo.
HS
E
INE
A
CE
TE
BE
S
INE
MA
AL
AR
P
AL
AR
P
AL
AR
PA
LA
RP
Industria
PopulaoInst. Exist.
Inst. Novas
1E-3
1E-4
1E-5
1E-6
1E-7
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Critrios de Risco Individual
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E o IDEMA?
GNV: Requisitado AQR
Elicas: Em anlise.
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Estatstica de Fatalidade
Dados para o Reino Unido, fonte HSE 2001
Nota: Causas de fatalidade para toda populao 1999
Nota: fatalidade por tipo de industria
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Representao do Risco Individual
Objetivo do RI atendimento a poltica de uso
do solo
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ndice de risco individual
Uma medida do risco individual o IRI: ndice de risco individual, o qualtem por expresso analtica a seguinte:
Onde:
fi (x,y): a freqncia de ocorrncia de dano pelo i-simo evento acidentalde interesse no ponto B(x,y) e expressa em (1/ano ou ano-1);
Pfi (x,y): a probabilidade de que a exposio ao efeito do i-simo eventoacidental provoque o dano F no ponto B(x,y).
Os valores de fi (x,y) e Pfi (x,y) vm respectivamente da anlise defreqncia da ocorrncia do evento i, e da anlise de conseqncia domesmo evento.
),(),(),( yxPyxfyxIRI fiiI
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ndice de risco individual
A freqncia de ocorrncia do evento i por vezes uma funo de quatrofatores, com a seguinte expresso:
Onde:
fi (x,y): a freqncia de ocorrncia de dano pelo i-simo evento acidentalde interesse no ponto B(x,y) e expressa em (1/ano ou ano-1);
Fi : a freqncia de ocorrncia do i-simo evento acidental de interesseno ponto B(x,y) e expressa em (1/ano ou ano-1);
Po,i : a probabilidade de ocorrncia do efeito considerado no pontoB(x,y).
Poc,i (x,y): a probabilidade de que o vento esteja soprando na direoque provoque o dano F no ponto B(x,y).
Pp : a probabilidade de que o indivduo esteja presente no ponto B(x,y)no instante em que o evento acidental i ocorre.
),(),(),( ,, yxPyxPPFyxf piocioii
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ndice de risco individual
Assim o ndice de risco individual pode ser obtido pela seguinteexpresso:
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Risco social
Em geral, o impacto social e financeiro na sociedade e industria tende a sermais grave devido s mltiplas fatalidades num nico evento.
Embora tais eventos de baixa freqncia e alta conseqncia possamrepresentar um risco muito pequeno para um indivduo isoladamente, eles
podem ser encarados como eventos inaceitveis quando um grande
nmero de pessoas esto expostas.
Esses acidentes podem impactar significativamente o valor para osacionistas, em alguns casos, a empresa pode nunca se recuperar.
Critrios de risco social podem ser definidos para limitar o risco deacidentes graves e contribuem no estabelecimento de medidas que ajudem
na meta de reduo dos riscos sociais tais como: restries s atividades
concorrentes ou utilizao do solo, reforo de salvaguardas de engenharia,
melhoria de caractersticas construtivas ou de segurana.
A seguir so apresentados alguns critrios de risco social amplamenteutilizados.
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Risco Social: curva FN
Esta parametrizao de risco social conhecida por curva FN, e h vrioscritrios a depender da organizao reguladora (Estado ou Empresa). A
curva FN um diagrama referente ao risco social que determina-se pela
plotagem num plano cartesiano em escala logartmica no eixo da
ordenadas: a freqncia acumulada anual de acidentes com at N
fatalidades e no eixo das abscissas tambm em escala logartmica a
intensidade de conseqncias expressa em nmero de fatalidades.
O critrio pode ser definido por duas retas paralelas que limitam as trsregies do grfico: Intolervel, Tolervel e ALARP.
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Risco Social: curva FN - exemplo
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Critrios de Risco Social de pases
selecionados
No existe norma internacional
que defina os limites da curva
FN, pois seus limites dependem
do escopo da atividade que
est sendo avaliada.
A ttulo de ilustrao da
diversidade de critrios de risco
social pelo mundo, so
apresentados os formatos das
curvas FN dos seguintes
pases:
- Reino Unido;
- China (Hong Kong);
- Dinamarca;
- Holanda.
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Critrios de Risco Social (plantas): Curvas FN
dos estados de SP, RJ, BA, RS
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Critrio de risco social: Curva FN da Sua
O critrio de risco social suco, inclui no
apenas as fatalidades, mas tambm: o
nmero de pessoas feridas; a contaminao
de guas superficiais; o suprimento de gua
potvel; a contaminao de solos frteis;
Danos propriedade.
Amplitude de dano
Fatalidades
guas superficiais contaminadas (Volume m3)
guas superficiais contaminadas (rea km2)
Suprimento de gua potvel (pessoa.ms)
Solo frtil contaminado (rea anual km2)
Danos propriedade (Milhes de CHF Indexstand1996)
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ndice de risco social
O ndice de risco social calculado de modo semelhante ao riscoindividual, considerando no entanto o nmero de pessoas efetivamente
expostas.
O ndice de risco social no se refere a um ponto singular de umadeterminada rea, mas rea considerada como um todo.
Na prtica este ndice de risco social, para um dado evento acidentalfornece o nmero de pessoas que sofre o dano considerado, e pode ser
calculado pela seguinte expresso:
yx
fipiocioEi PyxPyxPPyxNN,
,, ),(),(),(
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ndice de risco social
Ni: o nmero de pessoas que sofre o dano F considerado ao i-simoacidente;
NE (x,y): o nmero de pessoas presentes e expostas ao i-simo eventoacidental;
Po,i: a probabilidade de ocorrncia do efeito considerado no ponto B(x,y).
Poc,i(x,y): a probabilidade de que o vento esteja soprando na direo queprovoque o dano F no ponto B(x,y).
Pp(x,y): a probabilidade de que o indivduo esteja presente no pontoB(x,y) no instante em que o evento acidental i ocorre.
Pfi(x,y): a probabilidade de que a exposio ao efeito do i-simo eventoacidental provoque o dano F no ponto B(x,y).
yx
fipiocioEi PyxPyxPPyxNN,
,, ),(),(),(
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ndice de risco social
Pode-se calcular o valor da freqncia Fi [ano-1] de ocorrncia do i-simaevento, para cada um dos acidentes e a partir destes valores, possvel
calcular a freqncia acumulada FN, que a freqncia com que um
acidente (qualquer) pode causar um nmero de pessoas mortas igual ou
superior a N pela seguinte expresso:
A partir dos pares de valores Ni e FN , pode-se elaborar as curvas FN de risco socialj vistas
NNiI
iN FF:
-
Outras medidas do risco social
Uma das mais antigas medidas simples de sociedade de risco o potencial de perda de vidas (PLL), a qual definida como a valor
esperado do nmero de mortes por ano:
fNdij : a funo densidade de probabilidade do nmero de mortes resultantes da atividade i no lugar j em um ano
Estudiosos prope que a rea sob a curva FN seja uma medida simples de risco social. Embora isto no seja imediatamente evidente, pode ser provado matematicamente que a rea sob a curva FN igual ao valor esperado do nmero de mortes.
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Risco Individual (RI) vs. Risco Social (RS)
Considerando-se as mesmas fontes e intensidades de perigos tem-se:Risco Individual RI(rk )A = RI(rk )B ; {kN} / Risco Social RSA < RSB ; A
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FAR Fatal Accident Rate
FAR N. de fatalidades por 108 horas de exposio do trabalhador
Corresponde exposio ao trabalho de 1000 trabalhadores perfazendo2000h/ano por 50 anos, vindo este tempo cumulativo de trabalho perfazer
108 horas.
FAR o numero destes 1000 trabalhadores que morrero durante sua vidatil de servio de 50 anos.
risco ao exposio 10
.8horas
sfatalidadeesperadonFAR
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FAR Fatal Accident Rate
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FAR Fatal Accident Rate
Como converter FAR em RI
FAR = 5
Report performance OGP 2010
anoERI /4150
1.
1000
5
Prob. de fat.
Freq. Por ano
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Processo de Anlise, Avaliao e Gerenciamento de
Riscos
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O triangulo do perigo
A atividade industrial cercada dos mais diferentes perigos, masparticularmente a indstria de processos, entre as quais inclui-se a de leo
e gs, determinadas caractersticas combinadas tem um potencial
considervel de produzir acidentes de consequncias ampliadas.
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Acidentes tpicos na indstria de leo e gs
Vazamentos: Liberaes de lquidos, gases ou vapores
Disperses: Plumas e bufadas de gases txicos e/ou inflamveis;
Incndios: Incndio em poa (pool fire); Ebulio e transbordamento (Boilover,slopover, frothover); Jato de fogo (Jet fire); Bolas de fogo (Fire ball);
Exploses: Exploses de nuvens de vapor no confinadas (UVCE Unconfinedvapour cloudexplosion); Exploso de vapor de lquido em ebulio
(BLEVE Boilingliquid expandedvapour explosion).
Outros fenmenos: Blowout e kick de poo de petrleo, Colises comembarcaes, Rollover de GNL, reaes descontroladas (runaway reactions).
Pool fire Jet fire Fireball
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Limitaes Intrnsecas da Anlise de Riscos
A avaliao de risco, se utiliza de anlises baseadas em experincia ou em
mtodos preditivos, e est sujeita a uma srie de limitaes prticas.
Os gestores devem perceber que a qualidade de quaisquer decises com
base em estudos de risco tero resultados diretamente relacionados com
a sua apreciao das limitaes de tais estudos.
Algumas destas limitaes podem ser relativamente pouco importantes para
um determinado estudo, dependendo de seus objetivos, enquanto outras
podem ser minimizadas atravs de cuidados na execuo e por uma
limitao das expectativas sobre a aplicabilidade dos resultados.
No entanto, profissionais e usurios destes estudos devem considerar estas
limitaes quando contratando, executando, e utilizando os resultados de
um estudo de anlise de riscos.
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Limitaes Intrnsecas da Anlise de Riscos
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Limitaes Intrnsecas da Anlise de Riscos
A existncia dessas limitaes no deve ser motivo para rejeitar o uso detcnicas avaliao de risco.
Aprender com a prpria experincia pode ser aceitvel se asconseqncias de um acidente so pequenas. Porm, como asconseqncias de eventuais acidentes nem sempre so pequenas, daruma perspectiva emprica ao risco tendo que experimentar acidentesde alta conseqncia no uma deciso aceitvel.
As tcnicas de anlise de risco podem ajudar os analistas a encontrarformas de reduzir tanto as causas quanto as conseqncias deocorrncias que ameacem a vida.
Desta forma, as tcnicas de anlise de risco podem constituir a base parauma boa relao custo-eficcia e de gesto de risco de programa.
-
Aplicaes da avaliao e gesto de riscos na
Indstria
avaliao e gesto de riscos operacionais relacionados a SMS aplicvel nas seguintessituaes:
a) em atividades e operaes em andamento;
b) de produtos existentes, durante todo o seu ciclo de vida;
c) em instalaes existentes, durante todo o seu ciclo de vida;
d) em novas instalaes e empreendimentos, desde a fase de concepo e durantetodo o seu ciclo de vida;
e) de novos produtos desde a fase de concepo e durante todo o seu ciclo de vida;
f) em novas atividades e operaes desde a fase de concepo e planejamento,durante todo o seu andamento e at o seu encerramento;
g) em instalaes que forem retiradas de operao (parcial ou total, temporria oudefinitiva), com desmontagem ou no dessas instalaes;
h) em atividades ou operaes suspensas, total ou parcialmente, temporria oudefinitivamente;
i) em mudanas de instalaes, pessoas ou tecnologia;
j) na elaborao e reviso de planos de emergncia;
k) aos ativos adquiridos de outras empresas, incluindo instalaes, operaes ouatividades;
l) nos processos de aquisio de ativos.
-
Situaes que requerem anlises quantitativas de
riscos
As anlises quantitativas tambm podero ser utilizadas como complemento dos
estudos qualitativos de riscos, em situaes tais como:
a) para subsdio ao melhor entendimento das conseqncias de eventosindesejados, visando, por exemplo, a melhor determinao de meios de
deteco e proteo;
b) quando anlises histricas dos cenrios acidentais e/ou o julgamentoprofissional da equipe de estudo sugerem sua necessidade, visando
quantificar o risco fora de trabalho, s comunidades e ao meio
ambiente;
c) nos casos onde h incertezas quanto aos riscos oferecidos, seja pelofato de o projeto apresentar maior complexidade que o usual, ou ainda
em funo da utilizao de novas tecnologias;
d) nos cenrios de severidade IV mencionados em 7.2.3.1.
-
Metodologia para anlise quantitativa de riscos
-
EXERCCIO
-
75
A SR surgiu a partir da necessidade de se determinar qual foi
o agente diretamente responsvel por um evento.
Tcnica de Identificao ordena os riscos pela importncia
ou gravidade.
Tm-se:
Risco Principal (responsvel direto pelo dano);
Riscos (ou risco) Iniciais que originam a srie;
Riscos Contribuintes.
Uma vez obtida a srie, cada risco analisado em termos das
possveis inibies que podem ser aplicadas a cada caso.
TCNICA SRIE DE RISCO (SR)
-
76
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
TCNICA SRIE DE RISCO (SR)
TIPO: Anlise geral, qualitativa.
APLICAO: Anlise A PRIORI e acidentes.
OBJETIVOS: Inibir sequncias de fatos catastrficos ou sua
repetio.
PRINCPIOS/METODOLOGIA: Analise de sequncia de eventos
por relao causa efeito com metodologia prpria incluindo
inibies a cada elemento da srie.
-
77
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
TCNICA DE INCIDENTES CRTICOS (TIC)
BENEFCIOS E RESULTADOS: Descrio do fenmeno,
determinao de um elenco de inibies, determinao de causas
remotas ou iniciais da sequncia.
OBSERVAES: Indicado na analise de acidentes. Bom
potencial para analise A PRIORI, como preveno de fatos catastrficos. Simplicidade que permite o envolvimento de
pessoal operacional qualificado e administrativo.
-
78
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
Obs.: A ponta das
setas caminham
sempre aos danos.
-
Exerccio (SR): O CASO DO JOO
Joo estava furando um cano. Para executar o servio se equilibrava em cima deumas caixas em forma de escada. Utilizava uma furadeira eltrica porttil. Ele j haviafeito vrios furos e a broca estava com fio gasto; por esta razo Joo estava forando apenetrao da mesma.
Momentaneamente, a sua ateno foi desviada por algumas fascas que saiam docabo de extenso, exatamente onde havia um rompimento que deixava a descoberto osfios condutores da eletricidade.
Ao desviar a ateno, ele torceu o corpo, forando a broca no furo. Com a pressoele quebrou e, neste mesmo instante, ele voltou o rosto para ver o que acontecia, sendoatingido por um estilhao de broca em um dos olhos. Com um grito, largou a furadeira,ps as mos no rosto, perdeu o equilbrio e caiu.
Um acontecimento semelhante, ocorrido h um ano atrs, nesta mesmaempresa, determinava o uso de culos de segurana na execuo desta tarefa.
O culos que Joo devia ter usado estava sujo e quebrado, pendurado em umprego.
Segundo o que o supervisor dissera, no ocorrera nenhum acidente nos ltimosmeses e o pessoal no gostava de usar culos; por essa razo, ele no se preocupava emrecomendar o uso dos mesmos nestas operaes, porque tinha coisas mais importantesa fazer.
-
Qual a Anlise?
Qual a causa desse acidente?
O que falhou na gesto?
Como poderia ter sido evitado?
-
81
Descrio do processo de gerenciamento de riscos
-
82
Tcnicas Inerentes a cada etapa
TCNICA DE INCIDENTES CRTICOS (TIC)
WHAT-IF (WI)
Anlise Preliminar de Risco (APR) ou
Perigos (APP).
ANLISE DE MODOS DE FALHA E EFEITOS
(AMFE)
ANLISE DE OPERABILIDADE DE PERIGOS -
HAZard and OPerability Studies (HAZOP)
ANLISE DE RVORE DE EVENTOS (AAE)
Perigo (Hazard): umaou mais condies deuma varivel compotencial para causardanos
Risco (Risk): Expressauma probabilidade depossveis danos dentro deum perodo especfico detempo ou nmero de ciclosoperacionais,
Anlise por Diagrama de Blocos (ADB)Anlise de Causas e Conseqncias (ACC)ANLISE DE RVORE DE FALHAS (AAF)Management Oversight and Risk Tree (MORT)
-
83
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
TCNICA DE INCIDENTES CRTICOS (TIC) WHAT-IF (WI)
-
84
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
TCNICA DE INCIDENTES CRTICOS (TIC)
TIPO: Anlise operacional, qualitativa.
APLICAO: Fase operacional de sistemas e tratamento dos
riscos que representam.
OBJETIVOS: Deteco de Incidentes e Tratamento dos Riscos
que representam.
PRINCPIOS/METODOLOGIA: Obteno de dados sobre os
incidentes crticos atravs de entrevistas com observadores-participantes de uma amostra aleatria estratificada.
-
85
TCNICA DE INCIDENTES CRTICOS (TIC)
BENEFCIOS E RESULTADOS: Elenco de Incidentes Crticos
presentes no sistema. Preveno e correo dos riscos Antes
que os mesmos se manifestem atravs de eventos catastrficos.
OBSERVAES: Simplicidade de aplicao e flexibilidade.
Obteno de informaes sobre os riscos que no seriam
detectveis por outras formas de investigao.
-
86
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS
What-if / Checklist (WIC)
O que aconteceria se?
E se?
-
87
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
WHAT-IF (WI) / CHECKLIST
Tipo: Anlise Geral, Qualitativa
APLICAO: Ideal como primeira abordagem na anlise de
riscos de processo, inclusive na fase de projeto ou pr-
operacional.
OBJETIVOS: Identificao e tratamento de riscos.
-
88
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
WHAT-IF (WI) / CHECKLIST
PRINCPIOS / METODOLOGIA: O WIC um procedimento de
reviso de riscos de processos que se desenvolve atravs de
reunies questionamento de procedimentos, instalaes etc.., de
um processo, gerando tambm solues para os problemas
levantados. Utiliza-se de uma sistemtica tcnico-administrativa
que inclui princpios de dinmica de grupos. O WIC, uma vez
utilizado aplicado periodicamente.
-
89
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
WHAT-IF (WI) / CHECKLIST
BENEFCIOS E RESULTADOS: Reviso de um largo espectro de
riscos. Consenso entre as reas de atuao (produo,
processo, segurana) sobre a operao segura da planta. Gera
um relatrio detalhado, de fcil entendimento, que tambm um
material de treinamento e base de revises futuras .
OBSERVAES: O WIC possui uma estruturao e sistemtica
capaz de ser altamente exaustivo na deteco de riscos.
Excelente como primeiro ataque de qualquer situao, seja j
operacional ou no, sua utilidade no est limitada s empresas
de processo.
-
Atividade
O que
aconteceria se? Causas Conseqncias
Observao e
Recomendao
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS
WHAT-IF (WI) / CHECKLIST - Planilha
-
Verificar se os registros esto fechados; Drenar reservatrios; Verificar correias de transmisso; Definir o nvel de leo do cabeote; Armar o disjuntor e ligar a botoeira Aguardar enchimento do reservatrio e desligar o compressor; Abrir registro de sada de ar; Posicionar e regular a presso na posio desligar; Encher o pneu.
EXEMPLO DE APLICAO DA METODOLOGIA
WHAT-IF (WI) / CHECKLIST
Seqncia de atividades que teramos que fazer paraacionar o compressor para encher o pneu de ar.
-
1. Liste a sequncia de atividades, para lavar 5 kg de roupa utilizando alavadora de roupa automtica.
2. Utilizando a planilha WI, indique na primeira coluna da planilha cada umadas atividades listadas no item anterior.
3. Para cada uma das atividades faa a pergunta O que aconteceria se . . . ? epreencha todas as outras colunas da planilha.
EXERCCIOConsidere e Atividade: Lavar roupa
utilizando a mquina lavadora automtica
Atividade O que
aconteceria se?
Causas Conseqncias Observao e
Recomendao
Seleo
de roupas
Fossem
misturadas roupas
claras com
escuras
Falta de
critrio ou
conhecimento
Roupas escuras
com fiapos claros
Roupas claras
manchadas de
escuro
Criar critrio de separao
entre roupas claras e escuras
e instruir o responsvel ela
atividade
Seleo
de roupas
Fossem
misturadas roupas
boas e ruins
Falta de
critrio ou
conhecimento
Roupas boas sujas
por fiapos
Criar critrio de separao
entre roupas boas e instruir o
responsvel pela atividade
Continuar o exerccio . . . . .
-
60 Minutos
-
94
APR
Anlise Preliminar de Risco
PHA
Preliminary Hazard Analysis
APP
Anlise Preliminar de Perigo
-
95
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
ANLISE PRELIMINAR DE RISCOS (APR)
Tipo: Anlise Inicial, Qualitativa
APLICAO: Fase de projeto ou desenvolvimento de qualquer
novo processo, produto ou sistema.
OBJETIVOS: Determinao de Riscos e medidas preventivas
antes da fase operacional.
-
96
ANLISE PRELIMINAR DE RISCOS (APR)
PRINCPIOS / METODOLOGIA: Reviso geral de aspectos de
segurana atravs de um formato padro, levantado-se causas e
efeitos de cada risco, medidas de preveno ou correo e
caracterizando-se os riscos para priorizao de aes.
BENEFCIOS E RESULTADOS: Elenco de medidas de controle de
riscos desde o incio operacional do sistema. Permite revises de
Projeto em tempo hbil no sentido de maior segurana. Definio
de responsabilidade no controle de riscos.
-
97
TCNICAS DE IDENTIFICAO DE PERIGOS, ANLISE E AVALIAO DE RISCOS
ANLISE PRELIMINAR DE RISCOS (APR)
OBSERVAES: de grande importncia para novos sistemas de
alta inovao. Apesar de seu esforo bsico de anlise inicial
muito til como reviso geral de segurana em sistemas j
operacionais, revelando aspectos as vezes despercebidos
-
Risco Causa Efeito Cat. de
Severidade
Medidas Preventivas
ou Corretivas
Resp.
Acidente
com
veiculo
Inabilidade
Falta de
ateno
Veiculo sem
manuteno
Leso
Fratura
Morte
IV(VER TABELA
EM ANEXO)
Incentivo para
reduzir acidentes com
veculos;
Manuteno
preventiva;
Treinamentos
RH
Identificao do sistema: ____________ Data: __/___/__.
Identificao do Subsistema: _________ Reviso: 000/00.
EXEMPLO DE APLICAO DA METODOLOGIA
MODELO DE PLANILHA APR
-
TABELA CATEGORIA DE SEVERIDADE DOS EFEITOS
PLANILHA APR
IVCATASTRFICA
Morte, incapacidade permanente total, perda doequipamento/instalaes, danos graves ao meioambiente(no recupervel), perda financeira elevada,danos elevados a imagem da empresa.
IIICRTICA
Leses graves com incapacidade parcial grave, perdaparcial do equipamento, danos srios as instalaes,grandes perdas financeiras, danos srios ao meioambiente.
IIMARGINAL
Leses com incapacidade parcial leve, danos leves aosequipamentos e instalaes, danos ao meio ambientefacilmente recupervel, perdas financeiras indiretas epequenas.
IDESPREZIVEL
Leses leves (tratamento mdico e retorno imediato aotrabalho), danos leves aos equipamentos, no prejudicialao meio ambiente.
-
100
-
Utilizar a planilha da APR. Analisar os riscos. Situao: sozinho no seu carro, no acostamento e na
rodovia. Atitudes: descer do carro, pegar o macaco e o estepe. Quais riscos o motorista est correndo? Quais as causas desses riscos? Quais os riscos quais os nveis de severidade? Que controles deveria ter para impedir que esses perigos
ocorressem?
EXERCCIOConsidere e Atividade
Risco para troca de pneu em Rodovia
-
102
AAFAnlise de rvore de Falhas
FTAFault Tree Analysis
-
103
ANLISE DE RVORE DE FALHAS (AAF) - Fault Tree Analysis (FTA)
TIPO: Anlise Quantitativa / Qualitativa
APLICAO: Qualquer evento indesejado, especialmente em
sistemas complexos.
OBJETIVOS: Obteno, atravs de um diagrama lgico, do
conjunto mnimo de causas (falhas) que levariam ao evento em
estudo. Obteno da probabilidade de ocorrncia do evento
indesejado.
-
104
ANLISE DE RVORE DE FALHAS (AAF) - Fault Tree Analysis (FTA)
PRINCPIOS/METODOLOGIA: Seleo do evento, determinao
dos fatores contribuintes. Aplicao de dados quantitativos.
Determinao de probabilidade de ocorrncia.
BENEFCIOS E RESULTADOS: Conhecimento aprofundado do do
sistema e de sua confiabilidade. Deteco de falhas singulares
desencadeada do EC Evento Crtico e das conseqncias deeventos mais provveis. Possibilita decises de tratamento de
Riscos baseados em dados quantitativos.
-
105
ANLISE DE RVORE DE FALHAS (AAF) - Fault Tree Analysis (FTA)
OBSERVAES: Pode ser realizada em diferentes nveis de
complexidade. timos resultados podem ser conseguidos
apenas com a forma qualitativa de anlise. Completa-se
excelentemente com a AMFE Anlise de Modos de Falhas e Efeitos.
ESTUDO QUANTITATIVO: necessrio conhecer e relembrar
algumas definies da lgebra de Boole, desenvolvida pelo
matemtico George Boole. Atravs de lgebra Booleana so
desenvolvidas as expresses matemticas adequadas, que
representam as entradas da rvore de falhas.
-
106
Algumas das definies usados na anlise quantitativa da rvore de falhas.
-
107
Desta forma, para a rvore de falhas representada na figura, as probabilidades dos eventos, calculadas obedecendo-se s determinaes das comportas lgicas, resultam em:
E = A intersec. D
D = B unio C
E = A intersec. B unio C
P(E) = P(A intersec. B unio C)
-
108
ANLISE DE RVORE DE FALHAS (AAF)
Evento a ser desenvolvido
-
Como aplicar?AAF pode ser
executada em quatro
etapas bsicas:
definio do sistema;
construo da rvore
de falhas;
avaliao qualitativa;
avaliao quantitativa.
-
Exemplo de aplicaoEvento a ser desenvolvido
evento-topo
(e) Modulo ou comporta
Evento contribuinte
Evento contribuinte
-
SI
MBOLOGIA
A simbologia lgica de
uma rvore de falhas
-
EXERCCIO
Desenvolver a AAF para umacidente grave em salto depara-quedas.
-
40 minutos
-
114
HAZOP
Hazard and Operability Etudies
ANLISE DE OPERABILIDADE DE PERIGOS
-
Tcnica de analise de sistemas baseada em um procedimentoque gera perguntas de maneira estruturada e sistemticaatravs de um conjunto apropriado de palavras guias.
Utilizada para identificar e avaliar desvios (problemas desegurana) em uma planta de processos
Identificar problemas operacionais que, poderiamcomprometer a habilidade da planta ao atingir aprodutividade prevista no projeto.
115
-
NODOS DE ESTUDO: Lugares (nos desenhos de tubulao, instrumentaoe nos procedimentos), nos quais os parmetros do processo soinvestigados em busca de desvios;
INTENO: Como se espera que a planta opere, na ausncia de desvios nosnodos de estudos;
DESVIOS: Existem afastamento em relao a inteno que so descobertosmediante a aplicao sistemtica das palavras;
CAUSAS: Razes pelas quais podem ocorrer os desvios, uma vezdemonstrado que um desvio possui uma causa plausvel, ele poder sertratado como desvio significativo;
CONSEQUENCIAS: So os resultados dos desvios verificados;
PALAVRAS-GUIAS: So palavras simples, utilizadas para qualificar ouquantificar a inteno, com vistas a guiar e estimular processo de esforomental e, assim, descobrir desvios
EXEMPLO DE APLICAO DA METODOLOGIA
DEFINIO DOS TERMOS HAZOP
-
Lista dos Parmetros tpicos de processo
Vazo (Va)
Presso (P)
Temperatura (T)
Concentrao (Cc)
Densidade (D)
pH
Contaminao (Ct)
Energia (E)
Vcuo (Vc)
Volume (Vo)
Velocidade (Ve)
Fluxo (F)
-
Tcnica qualitativa de anlise de sistemas baseada em um
procedimento que gera perguntas de maneira estruturada e
sistemtica atravs de um conjunto apropriado de palavras
guias.
HAZOP
HAZOP
AIChE-Guideline for Hazard Evaluation
Procedures.
Tcnica desenvolvida para seidentificar e avaliar perigos em umaplanta de processos e para seidentificar problemas operacionais que,embora no perigosos,poderiam comprometer a habilidade daplanta em atingir a produtividadeprevista no projeto.
-
IDIA BSICA DO HAZOP:
-
A Anatomia do Acidente e o HAZOP
A Anatomia do Acidente e o HAZOP
NORMAL ANORMAL EMERGNCIA
Todos os perigos de processo
esto contidos e controlados.
Sistemas Chave:
1) Conteno Primria (tubulaes e vasos)2) BPCS (Basic Process Control System)3) Equipamentos de Processo4) Procedimentos Operacionais
Objetivos:1) Manter a planta nomodo normal deoperao.2) Otimizar a produo.
Modos de
Operao
-
A Anatomia do Acidente e o HAZOP
NORMAL ANORMAL EMERGNCIA
EVENTO
INICIADOR
DESVIO
(Da condio normal
de
operao)
Modos de
Operao
-
A Anatomia do Acidente e o HAZOP
NORMAL ANORMAL EMERGNCIA
EVENTO
INICIADOR
DESVIO
TEMPERATURA ALTA
Modos de
Operao
Reao Runaway levando
ruptura do VasoLoss
Event
Objetivos:
1) Retornar ao Modo Normal de Operao
2) Se no for possvel, levar a planta a um estado seguro (shut down antesque ocorra uma perda de conteno Loss Event).
-
A Anatomia do Acidente e o HAZOP
NORMAL ANORMAL EMERGNCIA
EVENTO
INICIADOR
DESVIO
TEMPERATURA ALTA
Modos de
Operao
Reao Runaway levando
ruptura do VasoLoss
Event
Objetivos:
O objetivo passa a
ser a minimizao
dos danos e perdas.
MITIGAO
-
A Anatomia do Acidente e o HAZOP
NORMAL ANORMAL EMERGNCIA
EVENTO
INICIADOR
DESVIO
PERDA DE CONTENO
(LOSSEVENT)
Cenrio
de
HAZOP
SALVAGUARDAS
PREVENTIVAS
SALVAGUARDAS
MITIGADORAS
-
A Anatomia do Acidente e o HAZOP
Para cada
n:
DEVIATION CAUSE
SAFEGUARDS
CONSEQUENCES
Temperatura Maior
Temperatura Menor
Nvel Maior
Nvel Menor
Presso Maior
Presso Menor
Fluxo Maior
Fluxo Menor
Nenhum Fluxo
Fluxo Reverso
Fluxo Tambm
(Contaminao)
AbordagemQualitativa
-
EXEMPLO DE FORMULRIO DE HAZOP
HAZOP
UNIDADE: SISTEMA: DATA: / /
N: DOCUMENTOS:
DESVIOPOSSVEIS
CAUSASPOSSVEIS
CONSEQUENCIASSALVAGUARDAS
AES/RECOMENDAES/
OBSERVAESCENRIO
-
Palavra
-guia
Parmetro Desvio Causas Efeitos Observaes e
Recomendaes
EXEMPLO DE APLICAO DA METODOLOGIA
MODELO DE PLANILHA HAZOP
Cliente:
Cdigo:
AMFE de Processo AMFE n 001/09
Pagina 01/01
Item Responsvel de projeto Data da FMEA (inicio)__/__/__
Grupo de Trabalho Preparado por Data __/__/__ - Reviso 00/00
-
Quando aplicar oHAZOP ?
HAZOP
-
HAZOP - ETAPAS
Definies dos Objetivos, Premissas do HAZOP
Diviso do Sistema em Ns
Determinao dos Desvios
Modos de Deteco
/ Salvaguardas
Medidas Preventivas/
Mitigadoras
Causas Consequncias
-
HAZOP - ETAPAS
Definio de Objetivos / Premissas do HAZOP
Antes de iniciar o HAZOP propriamente
dito,
algumas perguntas precisam ser
respondidas:
Quais sistemas da unidade seroanalisados?
Qual a agenda e o local para realizaodas reunies de HAZOP?
Qual ser a equipe do HAZOP?
Os documentos esto prontos para o HAZOP?
-
HAZOP
Recursos Necessrios - Equipe
preciso que o grupo esteja 100% do
tempo focado no estudo pois o
sucesso da
anlise depende da equipe que a
realiza e
de sua efetiva participao!!!
Cuidado com
o
local
das
reunies!!!
Evitar fazer as
reunies com
mais
de 10
participantes!!!
Coordenador; Lder do HAZOP; Relator (escriba); Especialistas:
Processamento Instrumentao/Automao Operadores Segurana
-
HAZOP
Recursos Necessrios - Documentao
preciso que a documentao esteja
atualizada (caso a unidade j esteja em
operao) ou com informaes suficientemente
consolidadas (caso a unidade esteja em fase
de projeto).
Fluxogramas de Engenharia Fluxogramas de ProcessoMatriz de Causa e Efeito
-
Diviso do Sistema em Ns
Consiste na determinao das sees
representativas do
processo onde os desvios sero analisados.
Quando ocorre uma mudana relevante na varivel de processo.
Evitar sees muito grandes (foco nos equipamentos, como: vasos,
reatores, fornos, etc.).
Sugesto: mantenha as causas dos desvios dentro da seo em
estudo, mas analise as consequncias dos desvios no n e em
trechos a jusante e a montante.
Um n se refere a um trecho, onde se estabelece um
ponto de
referncia para anlise dos desvios.DICAS PARA SELEO DOS NS:
-
HAZOP - ETAPAS
Determinao dos Desvios
Parmetro Palavras-guia Desvio
Fluxo
Nenhum
Menos
Mais
Reverso
Tambm
Nenhum Fluxo
Fluxo Menor
Fluxo Maior
Fluxo Reverso
Contaminao
PressoMenos
Mais
Presso Menor
Presso Maior
Para cada n, esclarea a inteno de projeto e selecione
as
variveis de processo pertinentes para anlise.
-
HAZOP - ETAPASDeterminao dos Desvios
Parmetro Palavras-guia Desvio
TemperaturaMenos
Mais
Temperatura
Menor
Temperatura
Maior
NvelMenos
Mais
Nvel Menor
Nvel Maior
ViscosidadeMenos
Mais
Viscosidade Baixa
Viscosidade Alta
Reao
Nenhum
Menos
Mais
Reverso
Tambm
Nenhuma Reao
Reao
Incompleta
Reao
descontrolada
Reao Reversa
Reao
Secundria
-
HAZOP - ETAPAS
Determinao das Causas dos Desvios
1) Os seguintes aspectos no devem ser considerados como
causas de desvios:
- Falhas simultneas (exceto quando as consequncias forem
crticas e houver relato de ocorrncia deste cenrio);
- Falha na demanda em PSVs;
- Falha na demanda das lgicas de intertravamento
de segurana (SIFs Funes Instrumentadas de
Segurana);
Entretanto, pode ser importante avaliar a falha espria das
SIFs.
-
HAZOP - ETAPAS
Determinao das Causas dos Desvios
2) Os seguintes aspectos podero ser considerados como causas
de desvios:
- Vazamento em equipamentos, linhas e seus acessrios;
- Ruptura em tubos de trocadores de calor.
3) Vlvulas de Reteno:
Na anlise do desvio Fluxo Reverso, devero ser registradas ascausas que podem levar a esse desvio e as check-valves podem
ser citadas na coluna Salvaguardas. Entretanto, em funo dospossveis efeitos do cenrio, outras salvaguardas devem ser
levantadas ou recomendadas pelo grupo.
-
HAZOP - ETAPAS
Determinao das Consequncias
A anlise de consequncias deve ser feita
considerando-se e desconsiderando-se as salvaguardas j existentes.
-
HAZOP - ETAPAS
Modos de Deteco / Salvaguardas
Malhas de controle no sero consideradas comosalvaguardas se a falha das mesmas for a causa do desvio.
A atuao das salvaguardas, que mitiga o cenrio levantado,
ser registrada.
Uma vez verificado que o tempo de resposta a um alarme suficiente para que o operador reconhea o alarme, faa um
diagnstico do problema e tome a ao necessria (mediante
procedimento existente no qual ele foi treinado), Alarmes
(Modos de deteco) podem ser citados na coluna de
salvaguardas.
-
Exemplo de aplicao da metodologia
EXERCCIOConsidere o Sistema do Reator e Desenvolva a Tcnica HAZOP
-
Condies: O fluxo de A parou. O reagente B no poder ultrapassar a concentrao do
reagente A, pois ocorrer uma exploso.
Causas: Tanque de armazenamento vazio;
A bomba para, devido a: falha mecnica ou eltrica, desligamento ou outros;
ruptura da linha;
Vlvula de isolamento fachada.
Obs.: Se o volume do Fluxo B ultrapassar volume do fluxo de A o sistema explode.
EXERCCIOConsidere o Sistema do Reator e Desenvolva a Tcnica HAZOP
-
EXERCCIO Continuar o Exemplo de Aplicao Metodologia
Continuar o Exerccio HAZOP para outras possibilidades de ocorrncia.
-
Outras Tcnicas
LOPA (Camadas de Proteo)
BOW TIE
FMEA
-
Confiabilidade, Falha, Disponibilidade,
rvore de Falhas (FTA)
&
rvore de Eventos (ETA)
-
ndice de risco individual
Assim o ndice de risco individual pode ser obtido pela seguinteexpresso:
-
Metodologia para anlise quantitativa de riscos
-
Confiabilidade
Probabilidade de um sistema desempenhar com sucesso suas funesespecficas, durante um perodo de tempo, dentro de condies normais deutilizao e operao.
Primeiras aplicaes surgiram:
Industria aeronutica militar (30 e 40s Alemanha);
Industria militar americana (50s Mil Stds)
Industria nuclear 60s (NUREGs)
Industrias Qumicas (80s)
Quais os benefcios? Equipamentos complexos, necessidade de produto eprocesso confiveis, reduo de perdas, reduo de LOCs
reas de aplicao: espacial, aeronutica, automobilstica, eletrnica, eltrica,computao, nuclear, etc.
-
Falha
Falha perda da capacitada de um item no desenvolver requerida funo(ABNT ISO 14224 2011)
Modo de Falha efeito pelo qual uma falha observada
Mecanismo de Falha razes fsicas, qumica ou outro processo quelevou falha
Dados de falha dados que caracterizam um determinado evento de falha
Frequncia de Falha (FF) n. eventos de falhas ocorridos, dividido pelotempo calendrio ou tempo de operao no qual ocorrem tais eventos oupelo nmero total de demandas, segundo sua aplicao.
-
Frequncia Falha
Fontes BD equipamentos:
OREDA (offshore e onshore)
Indstria convenio c/ OREDA
HCR Systems, HSE (offshore)
Literatura:
Manual BEVI 3.2 (NL) 2009
API 581 2.ed. (US) 2008
OGP
Importante estar definido o Modo
de Falha a ser estudado, pe.:
LOC, falha no controle de
processo, etc
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Frequncia Falha
Literatura:
Manual BEVI
Fontes BD equipamentos:
HCR Systems, HSE (offshore)
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Frequncia Falha
Fontes BD oleodutos:
CONCAWE (onshore)
2009
Fontes BD
gasodutos:
EGIG (onshore)
5,3E-4/km.ano (acumulado)
oleodutos em geral
2,8E-4/km.ano (5anos)
oleodutos em geral
< 1E-4/km.ano (5anos)
oleodutos aquecidos
3,5E-4/km.ano (acumulado)
1,62E-4/km.ano (5anos)
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Modos de Falha
Fontes BD oleodutos:
CONCAWE (onshore)
2009
Fontes BD gasodutos:
EGIG (onshore)
Razes devido aos Modos Falhas, p.e.:
Mecnico solda, metal base, fadiga
Operacional - operao incorreta, incorreto procedimento ou manuteno
Corroso - interna, externa, scc
Natural - movimento de solo, inundao
3. Parte - escavaes
dutos aquecidos dutos no aquecidos
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Atributos
(para Distribuio Exponencial)
MTTF (Mean Time To Failure)MTTR (Mean Time To Repair)MTBF (Mean Time BetweenFailures)
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Atributos
CONFIABILIDADE
0 R(t) 1, indica sucesso de uma misso num definido tempo
Aplicado para sistemas e componentes
Considerando Distribuio Exponencial, que representa que feito o reparo o
componente ou sistema retorna ao seu estado inicial.
F(t) = NO CONFIABILIDADE
M(t) = MANTENABILIDADE
= TAXA DE FALHA ou FREQUENCIA DE FALHA = TAXA DE REPARO
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Atributos
DISPONIBILIDADE
Capacidade de um componente estar em condies de executar uma certa
funo em um dado instante ou durante um intervalo de tempo
determinado, levando-se em conta os aspectos de sua Confiabilidade e
Mantenabilidade, supondo que os recursos externos requeridos estejam
assegurados.
0 A(t) 1, indica sucesso na demanda do equipamento no instanterequerido t.
INDISPONIBILIDADE
Q (t) = 1 A (t)
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Atributos
INDISPONIBILIDADE DE COMP. NO REPARVEIS
Conforme distribuio exponencial para .t 0,1:
Q (t) = F(t) = 1 e .t
INDISPONIBILIDADE MDIA COMP. TESTADOS PERIODICAMENTE
Q (t) = . t
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Atributos
INDISPONIBILIDADE DE COMP. REPARVEIS
Caso a distribuio for exponencial, e sendo a taxa de falha () e taxa de reparo (), pode-se demonstrar que:
INDISPONIBILIDADE INSTANTNEA
INDISPONIBILIDADE ASSINTTICA
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Anlise por rvores de Falha - AAF
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rvore de Falhas: Histrico
A tcnica da rvore de Falhas foi desenvolvida pelos Laboratrios BellTelephone em 1962, a pedido da Fora Area Americana, com o objetivode identificar todas as causas ou combinaes que poderiam levar a umlanamento mal sucedido do mssil balstico intercontinental LGM-30A-Minuteman-I do Departamento de Defesa dos Estados Unidos.
O pessoal da Bell, velho conhecedor da lgica booleana aplicada aequipamentos de telecomunicaes, adaptou tais princpios para criar atcnica da rvore de falhas. A tcnica foi subseqentemente aprimorada eaplicada a outros sistemas pela Boeing Company, de forma a tornarrealidade a simulao em computadores de alta velocidade
Desde 1975 ela tem sido utilizada como uma tcnica essencial na anlisede segurana nuclear. Atualmente o desenvolvimento do mtodo encontra-se mais aprofundado e com grande aplicabilidade na indstria de processo,onde o complexo inter-relacionamento de pessoas, equipamentos,materiais e ambiente tem grande contribuio na ocorrncia de ocorrnciasno desejadas que podem ser prevenidas mediante implementao dasrecomendaes decorrentes da tcnica.
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rvore de Falhas: Objetivo
A anlise por rvore de falhas tem por objetivo a determinao daspossveis combinaes de falhas de componentes de um sistema ou de
erros humanos que possam acarretar a ocorrncia de evento indesejado e
quais destas combinaes so as que mais contribuem para a ocorrncia
deste evento.
O evento indesejado (acidente ou falha do sistema) denominado EventoTopo da rvore de falhas.
A rvore de falhas traduz um sistema fsico num diagrama lgico eestruturado que mostra como determinadas causas especficas podem
conduzir ao evento topo de interesse.
Permite atravs da identificao dos pontos fracos do sistema que sejampropostas a implantao de medidas que atuem diretamente sobre esses
pontos.
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rvore de Falhas: Aplicao
uma tcnica adequada para a anlise de sistemas grandes e/oucomplexos, ou quando o emprego de outras tcnicas, tais como APP,
HazOp, FMEA, What if?, Check-list, indicarem a necessidade de uma
anlise mais detalhada de algum evento indesejado (hiptese
acidental) que possa vir a ocorrer no sistema.
rvores de falhas podem ser construdas para as seguintesaplicaes:
Avaliar a no-confiabilidade ou indisponibilidade de um sistema ou deuma unidade, visando melhoria operacional ou aumento de segurana;
Otimizar o projeto de um sistema, com relao confiabilidade oudisponibilidade, atravs da eliminao dos seus pontos fracos;
Avaliar diferentes alternativas de um mesmo projeto.
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rvore de Falhas: Dados Necessrios
A realizao de uma anlise por rvore de falhas requer um conhecimento completo e detalhado dasfunes do sistema, seus modos de controle e de operao, suas interfaces com outros sistemas e
seus procedimentos operacionais, de teste e de manuteno.
Dentre os documentos necessrios para auxiliar na aquisio desses conhecimentos tem-se:
P&ID's (Diagramas de Tubulaes e Instrumentao) atualizados;
PFDs (Fluxogramas de processo) atualizados;
Dados de projeto de instrumentos e elementos finais de controle;
Dados de setpoint de todos os dispositivos de alvio (PSVs e discos de ruptura);
Desenhos de construo e montagem dos equipamentos, inclusive detalhes;
Desenhos de interfaces e conexes com outros equipamentos;
Diagrama lgico de intertravamento, com descrio completa;
Especificaes e padres dos materiais das tubulaes;
Folhas de dados de equipamentos;
Manuais de operao, inclusive procedimentos de operao, manuteno e teste;
Memorial descritivo do sistema, inclusive sua filosofia de projeto;
Relatrios de ocorrncia de falhas de componentes envolvidos na anlise;
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rvore de Falhas: Necessidade de Pessoal &
Atribuies
O bom desenvolvimento da tcnica da rvore de falhas de determinadosistema requer qualificao e experincia dos analistas de risco.
Todo o pessoal envolvido deve possuir entendimento sobre ofuncionamento do sistema, seus modos de operao e controle e suas
interfaces com outros sistemas, conhecimentos sobre procedimentos
operacionais, de teste e manuteno e os detalhes dos processo.
Na eventualidade de no ter sido feita uma FMEA do sistema emestudo, os modos de falha e efeitos dos componentes devem ser
claramente compreendidos pelos analistas.
Deve-se freqentemente discutir com outras pessoas com experinciaoperacional e de manuteno do sistema que est sob estudo.
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Simbologia empregada na rvore de
Falhas.
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Simbologia empregada na rvore de
Falhas.
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6 etapa: Avaliao quantitativa do evento
topo.
P(Topo)= P1 x P2 x P3P(Topo)= P1 + P2 + P3 (P1xP2) (P2xP3)-(P1xP3) + (P1xP2xP3)
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Quantificao pelo Mtodo dos Cortes
Mnimos.
P(Topo) = P(k1) + P(k2) + P(k3)
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Operaes de lgebra Booleana
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Anlise por rvores de evento - AAE
Event Tree Analysis - ETA
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ndice de risco individual
Assim o ndice de risco individual pode ser obtido pela seguinteexpresso:
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Metodologia para anlise quantitativa de riscos
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rvore de eventos: Introduo
A anlise por rvore de eventos uma tcnica para anlise deconseqncias de eventos perigosos indesejados, que podem ser
desencadeados por ocorrncia de falhas em equipamentos, perturbaes
em determinados sistemas ou por desvios operacionais durante a
realizao de determinada atividade.
As rvore de eventos descrevem a seqncia temporal das ocorrnciasque se desenvolvem para que um acidente seja produzido, definindo quais
so as possveis conseqncias geradas pelo mesmo, e estabelecendo
uma srie de relaes entre o evento inicial e os eventos subseqentes,
que quando combinados resultam nas conseqncias do acidente.
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rvore de eventos: Objetivos
Ao ocorrer um evento iniciador de acidente numa instalao, este pode,dependendo dos eventos subseqentes, evoluir de diversas maneiras
dando origem a vrios cenrios de acidentes.
Tal evoluo depende de sistemas de segurana e
procedimentos emergenciais existentes.
Os sistemas de segurana e os procedimentos so acionados a fim deevitar a propagao do acidente, podendo-se ter falha ou sucesso na
atuao destes sistemas ou na execuo de procedimentos.
Em cada uma destas situaes tem-se uma evoluo subseqente doacidente, que determina no final um conjunto de cenrios de acidentes
possveis de ocorrer para o dado evento iniciador.
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Processos lgicos nas tcnicas de anlise
As tcnicas analticas, baseiam-se em fundamentos da Lgica, que podemser processos indutivos ou dedutivos.
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rvore de Eventos: Aspecto tpico
I - Liberao de material inflamvel em
X
A - Ignio em X
B - Vento na direo Y
C - Ignio em Y
D - Exploso aps ignio
Legenda:
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3 etapa: Construo da rvore de
eventos
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rvore de eventos reduzida
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rvore de eventos: Liberao de lquido
inflamvel
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4 etapa: Quantificao das seqncias
O valor da probabilidade de falha cada sistema pode ser representado porP(i/j), onde i representa o sistema e j e as condies de contorno a queele est submetido.
Ento, por exemplo, para a rvore de eventos abaixo, P(B|IA) representa aindisponibilidade do sistema B, dado que ocorreu a evento iniciador e queo sistema A operou com sucesso.
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rvore de eventos: Exemplo de
quantificao
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rvore de eventos: Exemplo de
quantificao
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EXERCCIO
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PROGRAMA DE AVALIAO E
GERENCIAMENTO DE RISCOS
Tcnicas Quantitativas de Anlise de
Riscos Industriais
Modelos de Termos fonte
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TERMOS FONTE
SOURCE MODELS
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ndice de risco individual
Assim o ndice de risco individual pode ser obtido pela seguinteexpresso:
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Metodologia para anlise quantitativa de riscos
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Termos fonte
Termos fonte so empregados para estimar as taxas de emisso ou de descargapara vrios cenrios de acidentes.
Esses cenrios podem ser quaisquer combinaes de tubos ou vasos rompidos,vazamentos em juntas de vedao, selos mecnicos ou gaxetas, descargas de
dispositivos de alvio (PSV s e discos de ruptura) e vents de descarga de processos.
O propsito dos modelos de termos fonte determinar:
A fase de liberao (lquido, vapor, bifsico ou solido);
A quantidade total de material liberado ou a taxa qual ele liberado;
As taxas de liberao so usadas para estimativa posterior das conseqncias dosvazamentos, tais como disperso de produtos qumicos gasosos ou o escoamento
de produtos qumicos lquidos em rios e lagos. Finalmente, essas emisses podem
causar, incndios, exploses, ferimentos e danos ambientais.
Os termos fonte so obtidos a partir de equaes fundamentais de mecnica dosfluidos e termodinmica bem como atravs de correlaes empricas. Os resultados
so usualmente estimados porque as caractersticas fsicas e mecnicas exatas de
cada um desses cenrios no so bem definidas. Diante dessas incertezas a prtica
usual tem sido a de maximizar as emisses.
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Tipos de emisso
Descargas lquidas:
Furo em tanque, vaso de presso ou tubulao que contm um lquido temperatura abaixo do seu ponto de ebulio;
Furo em tanque, vaso de presso ou tubulao que contm um lquido sobpresso atmosfrica.
Descargas gasosas:
Furo em tanque, vaso de presso ou tubulao que contm um gspressurizado;
Descargas de vlvulas de alvio;
Alvio do topo de um tanque de armazenamento;
Produtos de combusto oriundos de incndios;
Ebulio de poa de produto Alta Presso Vapor APV;
Escoamentos bifsicos:
Vaso de presso ou tubulao que contm um lquido temperatura acima doseu ponto de ebulio;
Descargas de vlvulas de alvio sob condies de reao descontrolada(runaway reaction).
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Tipos de liberaes por aberturas limitadas
Na figura a seguir so representados os processos de liberao de
materiais txicos, inflamveis e explosivos atravs de orifcios e trincas em
tanques e tubulaes, vazamentos em flanges, bombas, vlvulas e outros.
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Reviso Conceitual de Mecnica dos
Fluidos
Mecnica dos fluidos o ramo da cincia mecnica que estuda ocomportamento fsico dos fluidos em repouso e em movimento, e as leis
que regem esse comportamento.
Fluido uma substncia amorfa (sem forma prpria) que assume oformato do recipiente que o contm. Os fluidos mudam continuamente de
forma enquanto submetidos a uma tenso cisalhante, isto , no atingem
uma nova configurao de equilbrio esttico.
Tenso cisalhante o quociente entre a fora tangencial e a unidade derea sobre a qual est aplicada.
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Modelos fonte para lquidos
Uma vez que os lquidos so considerados incompressveis, e a massa
especfica constante, tem-se:
Assumindo-se desprezvel a variao da energia potencial gravitacional e
nulo o trabalho aplicado, tem-se:
Admitindo-se nula velocidade no interior do vaso, a vazo mssica pode
ser expressa por: Qm=.v.A
Considerando ainda que e F podem ser expressos por um coeficiente de descarga C0, tem-se finalmente que a vazo num furo onde o nvel de
lquido coincide com a linha de centro do furo dada por:
-
Caso 01: Escoamento monofsico de fluido incompressvel atravs
de um furo na parede de uma tubulao ou duto horizontal.
Variveis envolvidas:
d: Dimetro mdio do furo atravs do qual ocorre o vazamento [m];
A: rea do furo atravs do qual ocorre o vazamento. [m];
: Massa especfica do fluido em vazamento [kg/m];
C0: Coeficiente de descarga [1];
Pg: Presso manomtrica do fluido armazenado [N/m2];
:Velocidade de descarga do fluido em vazamento [m/s];
Qm: Vazo mssica instantnea [kg/s];
Condies na
vizinhana externa
P1= 1 atm
u1=
Condies do lquido dentro da
tubulao (unidade de processo):
P0>P1u0=0 Pg=P0-P1z=0Ws=0
Vazo mssica atravs do furo:
Para orificios com bordos agudos e paranmeros
de Reynolds maior que 30.000, o valor de C0apro-
xima-se de 0,61.
Para bocais arredondados , C0 = 1,0.Para pequenos trechos de tubulao ligado a umvaso (com relao comprimento-dimetro L/D
no inferior a 3) tem-se C0=0,81
-
Caso 02a: Escoamento monofsico de lquidos atravs de
um furo na parede de um tanque armazenamento ou vaso
de presso.
Variveis envolvidas:
A: rea do furo atravs do qual ocorre a liberao. [m2];
A: rea da seo transversal interna do tanque ouvaso de presso . [m2];
: Massa especfica do fluido em liberao[kg/m3];
C0: Coeficiente de descarga [1];
g: Acelerao da gravidade [m/s2];
hL: Nvel de lquido acima da linha de centro dofuro [m];
Pg: Presso manomtrica do fluido armazenado[N/m2];
QL: Vazo mssica instantnea [kg/s];
Para uma determinada altura hL
-
Caso 02a: Escoamento monofsico de lquidos atravs de
um furo na parede de um tanque armazenamento ou vaso
de presso.
Variao da vazo mssica com o tempo:
Variao do nvel com o tempo:
Intervalo de tempo mximo desde o incio
at cessar o vazamento num vaso pressurizado
obtido, fazendo-se hL0 = 0:
Intervalo de tempo mximo desde o incio
at cessar o vazamento num vaso atmosfrico
(Pg =0) dado por:
C0 =0,61
-
Caso 02b: Escoamento monofsico de lquidos atravs de
um furo na parede de um tanque armazenamento ou vaso
de presso.
Variveis envolvidas:
d: Dimetro mdio do furo atravs do qual ocorre a liberao [m];
A: rea do furo atravs do qual ocorre a liberao . [m2];
D: Dimetro interno do tanque ou vaso de presso [m];
A t: rea da seo transversal interna do tanque ou vaso de presso . [m2];
: Massa especfica do fluido em liberao [kg/m3];
C0: Coeficiente de descarga [1];
g: Acelerao da gravidade [m/s2];
hL: Nvel de lquido acima da linha de centro do furo [m];
Pg: Presso manomtrica do fluido armazenado [N/m2];
Qm: Vazo mssica instantnea [kg/s];
te: Tempo mximo decorrido desde o incio at cessar a liberao. [s]
-
Caso 03: Escoamento monofsico no-estagnado de vapor atravs de
um furo na parede de um tanque armazenamento ou vaso de presso.
Variveis envolvidas:
d: Dimetro mdio do furo atravs do qual ocorre o
vazamento [m];
A: rea do furo atravs do qual ocorre o vazamento.
[m2];
C0: Coeficiente de descarga [1];
M: Massa molecular do gs ou vapor sob vazamento
[kg/kmol];
: Razo entre calores especficos (cp/cv) [1];
P0: Presso absoluta do fluido armazenado [N/m2];
P: Presso absoluta do lado externo do furo [N/m2];
Qm: Vazo mssica instantnea [kg/s];
R: Constante universal dos gases perfeitos
T0: Temperatura do fluido no vaso. [K].
Para gs ideal:
R= 8.314,3 J/(kg-mol K)= 1.545 ft lbf/(lb-molR)
A vazo mssica no-estagnada :
C0=0,61
-
Caso 04: Escoamento monofsico estagnado de vapor atravs de um
furo na parede de um tanque armazenamento ou vaso de presso.
Variveis envolvidas:
d: Dimetro mdio do furo atravs do qual ocorre o
vazamento [m];
A: rea do furo atravs do qual ocorre o vazamento.
[m2];
C0: Coeficiente de descarga [1];
M: Massa molecular do gs ou vapor sob vazamento
[kg/kmol];
: Razo entre calores especficos (cp/cv) [1];
P0: Presso absoluta do fluido armazenado [N/m2];
P: Presso absoluta do lado externo do furo [N/m2];
Qm: Vazo mssica instantnea [kg/s];
R: Constante universal dos gases perfeitos
T0: Temperatura do fluido no vaso. [K].
A condio para ocorrncia da vazo mxima :
A vazo mssica no-estagnada :
C0=0,61
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EXERCCIO
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Modelos
de
Disperso
-
Metodologia para anlise quantitativa de riscos
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Influncia da densidade relativa na disperso
Modelos
de
Disperso
DENSIDADE RELATIVA
AR = 1
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Anlise de Consequncias
Descarga adiabtica, com
resfriamento e atomizao do
produto
Direo do vento
Gotculas largas de produto
(rain out)Poa de produto
evaporando
Pluma de gs denso
(2 fases)
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Formas de disperso
Pluma caracterstica formada por uma liberao contnua de material
Descreve a concentrao estacionria do material liberado a partir de uma fonte contnua
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Formas de disperso
Descreve a concentrao dependente do tempo do material a partir de uma nica
liberao de uma quantidade fixa de material.
Nuvem (puff) formada pela liberao quase instantnea de material
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Modelos de disperso: Parmetros que
afetam a disperso atmosfrica
Parmetros que afetam a disperso
Atmosfrica:
Velocidade do vento
Estabilidade Atmosfrica
Rugosidade do solo: construes, rvores, ...
Temperatura do solo, umidade do ar
Altura de liberao acima do nvel do solo
Momento e empuxo do material inicialmente liberado
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Atmosfera terrestre
A Terra circundada por todos os tipos de gases. Esta
camada chamada de atmosfera terrestre. Sem
esta atmosfera a vida na Terra no seria possvel.
Ela nos d o ar, gua, calor e protege dos
perigosos raios do sol e dos meteoritos.
Esta camada incolor, inodora e inspida que circunda a
Terra um mar de gases, gua e poeira. A
atmosfera constituda por diferentes camadas
com diferentes qualidades. Ela constituda de
78% de N2 , 21% de O2, 0,93% de Argnio, 0,03%
de CO2 e 0,04% de outros gases.
A Troposfera a camada onde a vida ocorre. Acima
desta camada est a Estratosfera e entre elas est
a camada de Oznio, que absorve os perigosos
raios solares ultravioleta. Acima da Estratosfera
est a Mesosfera, a Termosfera incluindo-se a
Ionosfera e a Exosfera. A atmosfera mede cerca de
700 km.
-
Influncia da estabilidade atmosfrica
A estabilidade atmosfrica est relacionada com a mistura vertical do ar.
noite, a diminuio da temperatura menor, resultando em menos movimento vertical.
Perfis de Temperatura do ar em funo da altitude durante o dia e a noite.
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Influncia das condies de ocupao do
solo.
As condies do solo afetam a mistura mecnica na superfcie e o perfil de vento com a altura. rvores e construes aumentam a mistura, enquanto lagos e reas abertas a diminuem.
Variao da velocidade do vento em funo da altura para uma variedade de condies superficiais.
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Influncia da altura da fonte de liberao
A altura de liberao afeta significativamente as concentraes no nvel do solo. Conforme a altura de liberao aumenta, as concentraes no nvel
do solo so reduzidas, uma vez que a pluma deve se dispersar a uma
maior distncia verticalmente.
-
Influncia do momento e empuxo iniciais.
O momento e o empuxo do material liberado alteram a altura efetiva da liberao. Aps a dissipao do momento e do empuxo iniciais, a mistura
turbulenta ambiente torna-se o efeito dominante.
-
Disperses atmosfricas: Modelagens.
O problema principal da modelagem de uma contaminao atmosfrica a determinao da concentrao dos poluentes em funo do espao e do
tempo.
A concentrao depende de caractersticas da fonte emissora, de variveis meteorolgicas (que definem a intensidade de disperso atmosfrica) e de
parmetros de remoo e transformao.
C (x,y,z,t) = (Emisses; Meteorologia; Remoo; Transformao)Parmetros do modelo (P)
Emisses (E)
Modelo
matemtico
F (P, M): E CA
Qualidade
do ar (CA)
Meteorologia (M)
-
Disperses atmosfricas: Modelagens
No diagrama anterior foram apresentados os componentes dos elementos a serem considerados num modelo de qualidade do ar.
Em termos prticos difcil considerar todos os elementos em funo de no serem conhecidos os mecanismos de ao de alguns desses elementos.
Por essa razo, na prtica empregam-se apenas verses simplificadas do modelo anteriormente ilustrado.
Os modelos de poluio atmosfrica so classificados segundo alguns critrios:
a) Estrutura bsica do modelo:i. Determinstico ou estatstico;
ii. Estacionrio ou dependente do tempo.
b) Marco de referncia:
i. Euleriano;
ii. Lagrangiano.
c) Dimensionalidade do domnio computacional:
i. Unidimensional,
ii. Bidimensional,
iii. Tridimensional.
d) Mtodo de resoluo das equaes do modelo:
i. Analtico;
ii. Numrico.
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Elementos de modelo matemtico
relacionando emisses e qualidade do ar.
Qumica (P)
Processos heterogneos e homogneos;Reaes foto e termoqumicas;Deposio superficial;Processos em aerossis.
Emisses antropognicasEmisses naturais Modelo matemtico
Concentraes
Calculadas.
Ventos;Radiao solar;Temperatura;Altura de inverso;
Turbulncia
Fontes (E) Resultado (CA)
Meteorologia (M)
-
Parmetros meteorolgicos: Rosa dos
ventosEm Meteorologia define-se a direo do vento como
aquela a partir da qual o vento sopra.
Sotavento: 180 com a direo do vento. a prpria direo de propagao do vento;
Barlavento: 0 com a direo do vento;
Travs: 90 com a direo do vento.
Contravento: 45 com a direo do vento.
Aleta: 135 com a direo do vento.
Vento Predominante (Dominante)
A direo predominante em uma rosa dos ventos
geralmente chamada de vento predominante.
Por exemplo, na rosa dos ventos apresentada ao
lado a direo sul-sudoeste predominante.
Freqentemente, este termo, erroneamente
utilizado como sendo a nica direo do vento
observada em um dado local. Na realidade ele
simplesmente indica a direo mais
freqentemente observada.
Baia da Guanabara
Nota:1. para vento indicao de onde vem
2. para corrente indicao para onde vai
-
Dados de vento: Exemplo de representao
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Parmetros meteorolgicos: Estabilidade &
Instabilidade atmosfrica
Estabilidade da atmosfera a sua tendncia a resistir ou intensificar o movimento vertical, ou alternativamente suprimir ou aumentar a turbulncia
existente.
O grau de turbulncia na baixa atmosfera depende fortemente do gradiente vertical de temperatura, embora este seja tambm influenciado
pela rugosidade do terreno, velocidade do vento e efeitos da viscosidade
(cisalhamento).
Embora no sejam completamente equivalentes os termos estabilidade atmosfrica e turbulncia atmosfrica so considerados permutveis em se tratando de difuso atmosfrica.
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Parmetros meteorolgicos: Estabilidade &
Instabilidade atmosfrica
O grau de estabilidade ou instabilidade da atmosfera exprime a tendncia da supresso ou da favorabilidade dos movimentos verticais. Ele funo
da relao entre o gradiente de temperatura do perfil vertical ambiental
(gradiente trmico vertical) e o gradiente adiabtico.
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Classes de estabilidade
O grau de estabilidade atmosfrica varia em um grande espectro desde muito instvel que corresponde a um elevado grau de turbulncia a muito
estvel com turbulncia mnima.
Como nenhum esquema de classificao do grau de turbulncia foi at ento reconhecido com superior pela comunidade cientfica, utiliza-se o
proposto por Pasquill-Gifford-Briggs e outros, que reduz uma variedade
infinita de condies de estabilidade a seis categorias, de A a F.
-
Tipos de plumas de disperso
A. Serpenteante (Looping): Instvel Extremo
Atmosfera instvel;
Ventos fracos
Pode ter altas concentraes de poluentes: 40% mais que a de forma cnica.
Dias tpicos de vero (ensolarado)
B. Cnica (Weak lapse condition / Conning):Atmosfera moderamente
instvel;
Ventos de intensidade mdia;
Visveis ao cair da tarde quando a atmosfera quase neutra.
Dias ensolarado, mas com nuvens (dias de tempestade de vero, comuns na primavera ou outono presena de nuvens cumulus).
Serpenteante Cnica
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Tipos de plumas de disperso
C. Tubular (Fanning):
Grande estabilidade da atmosfera;
Ausncia de efeitos mecnicos;
Tpicos da cada da tarde, noite e amanhecer.
D. Fumegante (Lapse below, inversion aloft / Fumigation):
Neutro
Ocorre, se a pluma fica aprisionada em uma capa de inverso e essa capa se rompe pela parte inferior libertando a pluma;
Elevados teores de concentrao (perigoso).
Tpico das primeiras horas aps a sada do sol, que provoca instabilidade junto ao solo (aps uma noite com inverso ou
grande estabilidade).
Tubular Fumegante
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Tipos de plumas de disperso
E. Anti-fumegante (Looping):
A pluma possui energia suficiente para atravessar a capa de inverso. A parte inferior da pluma fica aprisionada na parte superior da
inversso e a superior da pluma segue difundindo-se;
Melhor caso de disperso de plumas (chamins de cerca de 200m)
Tpico de entardecer
F. Trapping (Weak lapse below, inversion aloft):
Estvel Extremo
Condio atmosfrica neutra ou levemente estvel abaixo da inverso.
Anti - fumegante Trapping
-
Sistemas de referncia para movimento de
partculas: Euleriano x Lagrangiano.
-
Critrios para caracterizao de
comportamento de gs denso no Modelo
Britter-McQuaid.Critrio para definir quando uma emisso considerada contnua ou instantnea:
Quando o valor fica compreendido no intervalo: 0,6 < (u.td /x) < 2,5, deve-se calcular para ambos os tipos de emisso e selecionar o resultado que resultar na maior concentrao.
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Modelo gaussiano de Pasquill-Gifford
Os