ESTIMATIVA DO RISCO INDIVIDUAL E SOCIAL PARA O TRANSPORTE DE PRODUTOS PERIGOSOS PELO MODAL RODOVIÁRIO UTILIZANDO UM MODELO SIMPLIFICADO

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1 ESTIMATIVA DO RISCO INDIVIDUAL E SOCIAL PARA O TRANSPORTE DE PRODUTOS PERIGOSOS PELO MODAL RODOVIÁRIO UTILIZANDO UM MODELO SIMPLIFICADO Moacyr Machado Cardoso Junior (ITA) moacyr@ita.br Rodrigo Arnaldo Scarpel (ITA) rodrigo@ita.br O transporte de produtos perigosos pelo modal rodoviário representa um risco grande para os usuários da rodovia e para a população lindeira. Atualmente no contexto brasileiro não é exigido o estudo de análise de risco para o transporte de pprodutos perigosos e também não existe um método para estimativa rápida do risco individual e social desta atividade como suporte à tomada de decisão do órgão ambiental pela liberação ou não do transporte baseada em risco. O presente trabalho apresenta a utilização de um modelo simplificado para estimativa do risco individual e social. A demonstração do método é feita com um trecho de rodovia hipotético. Os resultados demonstram que a utilização do método é simples e viável de ser aplicado no contexto do transporte de produtos perigosos. Palavras-chaves: Risco Individual; Risco Social; Produtos Perigosos; Transporte Rodoviário

2 1. Introdução Segundo Serpa (2010), no Brasil, um empreendimento que tenha certo potencial para impactar as comunidades situadas em sua circunvizinhança deve elaborar um Estudo de Análise de Riscos (EAR) durante o processo de licenciamento ambiental e demonstrar que os riscos impostos às pessoas expostas encontram-se dentro de níveis considerados toleráveis, quando comparados com critérios pré-estabelecidos pelas autoridades ambientais responsáveis pelo licenciamento. A Companhia Ambiental do Estado de São Paulo - CETESB define que o estudo de análise de risco acontece durante o licenciamento ambiental de fontes potencialmente geradoras de acidentes ambientais. Na mesma linha o Manual de orientação para a elaboração de estudos de análise de riscos P4.261 de 2003 da CETESB define que os estudos de análise de riscos têm se mostrado importantes na análise de instalações industriais já em operação, de modo que os riscos possam ser avaliados e gerenciados a contento, mesmo que estes empreendimentos não estejam vinculados ao processo de licenciamento (CETESB, 2003). No entanto, o transporte de produtos perigosos pelo modal rodoviário não é objeto de análise de risco por parte da CETESB, por não estar na relação de atividades potencialmente poluidoras da Resolução CONAMA N 1 de 1986, e tampouco pelo fato de não existir um método definido para este tipo de análise (BRASIL, 1986). Existem métodos adaptados ao Estudo de Análise de Riscos para o transporte de produtos perigosos, mas todos envolvem uma grande complexidade, pois as variáveis ao longo do trecho em análise são dinâmicas (DE LIMA; BORBA, 2010 e RASHID, et al., 2011). A própria CETESB (2012) afirma que a incidência de acidentes e de seus impactos significativos ao meio ambiente envolvendo o transporte rodoviário de produtos perigosos no país, e em particular nas rodovias do Estado de São Paulo tem aumentado nos últimos anos. A Secretaria de Estado de Meio Ambiente de São Paulo editou Resolução que dispõe sobre o licenciamento ambiental de intervenções destinadas à conservação e melhorias de rodovias e sobre o atendimento a emergência no transporte rodoviário de produtos perigosos. (CETESB, 2012). Porém é focada para a Concessionária que administra a rodovia e não para subsidiar a tomada de decisão sobre autorizar ou não o transporte de produto perigoso pela rodovia com base em análise de risco, considerando o risco individual e social Desta forma o objetivo deste trabalho é o de contribuir com uma proposta para análise de risco para o transporte de produtos perigosos pelo modal rodoviário, utilizando o método preconizado pelo Health and Safety Executive HSE para cálculo do risco individual e social de forma simplificada. Este trabalho encontra-se organizado da seguinte forma: na seção de introdução, foi abordada a motivação e os objetivos para desenvolvimento deste trabalho; a Seção 2 a apresentação do método proposto pelo HSE. A Seção 3 apresenta uma aplicação do método em um trecho de rodovia hipotética; a Seção 4 apresenta as análises e resultados obtidos com a utilização do modelo; e finalmente a Seção 5 com as considerações finais. 2. Método HSE para cálculo do risco individual e social 2

3 O método proposto por Franks [20??] proporciona um modelo simplificado para a obtenção da estimativa conservativa do risco individual para membros de grupos populacionais definidos. É utilizado para identificar resultados de eventos que mais contribuem para o risco a um grupo específico. O método é simples é pode ser implementado com o auxílio de uma planilha eletrônica. O método, no entanto, apresenta uma limitação, devido ao grande número de cálculos e desta forma é recomendado quando: a) O número de eventos de interesse seja modesto (50-100); b) Os materiais perigosos no local estejam em poucos locais (1-3), e c) O número de populações de interesse seja pequeno (5 ou menos). A proposta do método foi financiada pelo Health and Safety Executive (HSE) para permitir a elaboração do relatório de segurança referente ao controle de acidentes ampliados, previstos na Diretiva de Seveso. O método foi proposto para ser aplicado após uma análise de Perigos, tais como Hazardous Operability (Hazop), ou qualquer outra ferramenta de identificação de perigos. Os passos para o cálculo do risco individual são: 1) Definir categorias de probabilidade e frequência para utilização no estudo; 2) Definição dos grupos populacionais de interesse e suas características; 3) Definição dos eventos acidentais de interesse; 4) Estimar as frequências dos eventos acidentais; 5) Estimar as consequências dos eventos acidentais; 6) Determinar os impactos dos eventos acidentais nos locais de interesse, e 7) Estimar o risco individual e Social. Os cálculos necessários são simplificados pela adoção de categorias de frequência e de probabilidade. As mesmas são definidas no início do estudo e devem refletir a situação sob análise. Nas Tabelas 1 e 2 apresentam-se as categorias de probabilidade e frequência. (Passo 1) Fonte: Franks, [20??] Tabela 1 - Categorias de Probabilidade, segundo metodologia simplificada para cálculo do risco individual Na Tabela 1, as categorias de probabilidade, foram definidas por faixas de probabilidades, e tomadas para efeito conservativo o maior valor, assim na categoria a, envolve eventos de ocorrência com probabilidade inferior ou igual a 1%, desta forma toma-se o este valor como representativo da classe, e em seguida calcula-se log(0,01), definido como α. Este valor será utilizado nos próximos passos e facilitará os cálculos. 3

4 Fonte: Franks, [20??] Tabela 2 - Categorias de Frequencia, segundo método simplificado para cálculo do risco individual No Passo 2, define-se os grupos de interesse, que podem incluir grupos tais como trabalhadores de escritório, sala de controle, operadores, dentre outros e população das áreas adjacentes. As características de interesse dos grupos são: a) Proporção do ano em que aquele grupo permanece na área de interesse: Para os trabalhadores de uma indústria, representa a fração total de tempo que os mesmos permanecem no interior da empresa, e é denominado Ocupação Geral. Para os grupos fora da empresa, na maior parte das vezes, vizinhos a Ocupação Geral é considerada de forma conservativa e igual a 1, ou seja, considera-se que 100% do tempo existem pessoas na vizinhança; b) Localização geográfica dos membros do grupo: Basicamente as coordenadas (distâncias entre as fontes de Perigo e os locais de permanência). É importante verificar se as pessoas ficam dentro ou fora das edificações; c) A probabilidade de que cada grupo hipotético esteja na localização esperada para o grupo: É estimado considerando a proporção de tempo que um grupo típico gasta no local de interesse. É expresso por uma fração do tempo total de permanência no interior da empresa, e sua soma é igual a 1. No caso de dificuldade de estimar esta fração de tempo, um valor conservativo de probabilidade é tomado. Os parâmetros p loc,i,k e ϴ k foram definidos utilizando a Tabela 2, de categorias de probabilidade, e portanto não é necessário uma preocupação muito grande com a precisão desses valores. ϴ k representa a proporção do ano que um indivíduo da população k, permanece na empresa. O p loc,i,k descreve as frações de tempo que o indivíduo do grupo k permanece no local i, quando o mesmo está na empresa. No Passo 3 a identificação de Perigos descreve os possíveis cenários acidentais, como por exemplo um vazamento na tubulação devido a um furo de 5 cm, liberando substância tóxica. Estes cenários são definidos após a utilização de ferramentas de identificação de Perigos, tais como Hazardous Operability (Hazop), Análise de Modos de Falhas e Efeitos (FMEA), Análise Preliminar de Perigos (APP), dentre outras. No Passo 4, são estimadas as frequências de ocorrência dos eventos que culminam no cenário acidental do Passo 3. É necessária a estimativa da frequência de vazamento e da frequência do evento acidental. Estes valores podem ser obtidos por intermédio da árvore de eventos, bancos de dados de confiabilidade ou por estimativa de especialistas. No Passo 5, a estimativa das consequências envolve: 4

5 a) Definição da Fonte especificação da fonte de dados tais como taxa de liberação, duração, composição do material, fase, temperatura, pressão e velocidade. b) Especificação do critério de impacto O critério de impacto normalmente é definido por um valor que depende se estamos analisando um produto tóxico, e neste caso o critério é a dose ou a concentração, para incêndios a dose térmica ou fluxo térmico, no caso de explosões sobrepressão ou impulso; c) Modelagem dos efeitos físicos A modelagem é realizada com auxílio de tabelas de dispersão, ou de modelos. No passo 6, com os valores calculados no Passo 5 são verificados se os locais de interesse foram atingidos, e as informações são sumarizadas em uma tabela. Finalmente no Passo 7 o risco individual é calculado para os grupos hipotéticos. O cálculo é dividido em duas etapas. Primeiro o risco individual para as pessoas do grupo hipotético presentes em cada local de interesse é estimado para todos os períodos de interesse (24 horas por dia, todos os dias do ano. Esta quantidade é denominada como Frequencia de Fatalidade ou Risco Local. Para um dado local a Frequencia de Fatalidade é definida pela Equação 1. onde: : Frequencia de Fatalidade no local i; : Frequencia do evento j (determinado no Passo 4); :Probabilidade de fatalidade no local i produzido pelo resultado do evento j; :Probabilidade de ocorrência das condições do clima requeridas para produzir o resultado do evento j (Obtido dos dados meteorológicos, 1 caso o evento independa da condição atmosférica); :Probabilidade do evento j esteja direcionado ao local i (relacionado a rosa dos ventos, 1 caso o evento seja omnidirecional); Os valores da Frequencia de Fatalidade devem então ser convertidos para o risco individual para os membros dos grupos hipotéticos utilizando a equação 2, onde: : Risco individual dos membros hipotéticos do grupo K; : Definido no Passo 2; : Definido no Passo 2; As equações (1) e (2) podem ser combinadas para calcular o risco individual em uma única etapa: (1) (2) (3) 5

6 Pelo método proposto no estudo de Franks [20??], o risco individual dos membros da população hipotética é obtido pela soma de todos os locais e todos os eventos, da forma: onde: : Categoria de Frequencia correspondente a ; : Categoria de Frequencia correspondente a ; : Valor de α correspondente a categoria de probabilidade para ; : Valor de α correspondente a categoria de probabilidade para ; : Valor de α correspondente a categoria de probabilidade para ; : Valor de α correspondente a categoria de probabilidade para ; : Valor de α correspondente a categoria de probabilidade para Esta é a principal vantagem do método, substituir a multiplicação pela soma dos fatores. Quando se utiliza a Equação 4, o valor de próximo. (4) é arredondado para o menor inteiro mais Finalmente o risco individual pode ser apresentado na forma gráfica, de forma a permitir a visualização dos eventos que mais contribuem para o risco em cada grupo populacional Modelagem das Consequências A modelagem das consequências dos eventos acidentais será realizada utilizando-se o software Area Locations of Hazardous Atmospheres (ALOHA), versão 5.4, desenvolvido pela Agência Americana de Oceanos e Atmosfera NOAA e pela Agência Ambiental Americana - EPA. O ALOHA é um software desenvolvido para planejamento e treinamento em situações de emergência, e tem capacidade para avaliar os Perigos de liberações de substâncias toxicas, inflamáveis, onde estima a distância a que uma dada concentração de interesse é atingida em função do cenário acidental e também estima a radiação térmica e sobrepressão nos casos de incêndio e explosões respectivamente. Para avaliar a vulnerabilidade dos grupos hipotéticos utilizou-se a saída do ALOHA, (estimativas de concentração) e tempo em modelos probabilísticos conhecidos como Probit. Desta forma pode-se relacionar os efeitos de um vazamento de gás tóxico, radiação térmica ou sobrepressão, utilizando um modelo matemático-estatístico. A forma funcional da Probit é definida na Equação 5. onde: a, b, n e m são constantes e função do cenário específico; X: variável que descreve a amplitude do impacto físico; Pr: variável aleatória de distribuição gaussiana que representa uma medida da probabilidade de mortos e/ou feridos; (5) 6

7 t: tempo de exposição. A Equação Probit utilizada neste estudo foi a proposta por Perry e Articola (1980) apud Cornwell e Marx (2002), conforme Equação Aplicação do Método O método descrito anteriormente será aplicado ao transporte rodoviário de cloro em uma rodovia fictícia, com 6 quilômetros de extensão. Para efeito da aplicação do método a extensão da rodovia foi discretizada em 6 pontos, correspondendo do quilometro 1 até 6. Para cada trecho, foi estimada a densidade de população lindeira à rodovia, conforme Tabela 3. (6) Tabela 3 - Densidade populacional Aplicando os Passos descritos anteriormente, tem-se: Passo 1: Definição das categorias de Frequencia e Probabilidade Para este estudo utilizou-se a Tabela 1 para categoria de probabilidade, a Tabela 2 para a categoria de Frequencia. No Passo 2 define-se os grupos de interesse e suas características. Os grupos de interesse neste estudo são representados por: a) Moradores da área lindeira à rodovia (MORADORES); b) Condutor do caminhão de transporte de cloro (CLORO); c) Condutor e Passageiros de veículos coletivos e de passeio (VEÍCULOS). Para efeito deste estudo considerou-se que durante o dia, existem pelo menos 2 veículos a 500 m de distância do caminhão, sendo um veículo de passeio com 3 ocupantes e um veículo de transporte coletivo (ônibus) com 45 passageiros. Para o período noturno considerou-se os mesmos veículos, no entanto a uma distância de 1500 m. Esta consideração visa adequar ao fluxo de veículos no período diurno e noturno. Considerou-se que os grupos de interesse permanecem em locais específicos conforme Tabela 4. 7

8 Tabela 4 - Grupos de interesse e proporção da permanência em cada local Verifica-se desta forma que o Grupo CLORO, permanece todo o tempo (jornada de trabalho) no interior do caminhão, representado pela categoria de probabilidade e. O grupo VEÍCULOS tem uma categoria de probabilidade de estar a 500 metros do caminhão de cloro e, praticamente assumindo o valor 1 no caso diurno, e no noturno, assume categoria d entre 0,3 a 0,49. Finalmente o grupo MORADORES permanece durante todo o tempo nas suas residências, assumindo o valor e. A ocupação Geral (ϴ K ) representa a probabilidade no ano de existirem os grupos de interesse no contexto do cenário acidental. No Passo 3 e 4, define-se os eventos acidentais (cenários) possíveis e suas frequências de ocorrência. O evento iniciador de uma liberação de produto perigoso durante o transporte de cloro está ligado aos acidentes rodoviários, assim partiu-se do pressuposto de que o veículo de transporte está sujeito a um acidente rodoviário, e que dado o acidente rodoviário existe a probabilidade da geração de um furo no tanque que pode ser de 5 mm, ou de 25 mm. Assim a categoria de frequencia final dos eventos pode ser definida por: Para a categoria de frequência do acidente rodoviário tomou-se como base as estatísticas do DNIT sobre acidentes no ano de 2008, para as principais rodovias Federais situadas no Estado de São Paulo (BR-101, BR-116, BR-153, BR-381, BR-459, BR-488 e BR-610), considerando os valores médios encontrados em termos de número de acidentes em cada quilometro dividido pela extensão da rodovia no período de um ano. O valor médio encontrado foi de 3,4.10-4, o que pela Tabela 2 será representado pela categoria 3 (DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES, 2012). As categorias de probabilidade para que o acidente rodoviário gere um furo de 5 mm, está entre 0,1 e 0,3, o que é sintetizado pela categoria c e para o furo de 25 mm pela categoria a, menor do que 0,01. Nos Passos 5 e 6, a estimativa das consequências será realizada com o auxilio do software ALOHA e pelo modelo probabilístico Probit para a cloro. Para a simulação das consequências é necessário definir o volume transportado e as condições operacionais. Os dados de entrada do software estão na Tabela 5. 8

9 Tabela 5 - Dados de entrada para simulação das consequências de ocorrência dos eventos No que se refere às condições atmosféricas, assumiu-se duas condições de estabilidade atmosférica, segundo a classificação de Pasquill-Gifford e duas combinações de velocidade do vento, conforme Tabela 6. Uma das condições de estabilidade favorece a dispersão, B, com duas possibilidades de velocidade do vento para a condição diurna e duas condições de estabilidade para o período noturno, que dificultam a dispersão, D e E. As combinações são então codificadas como B_V1,5, o que significa, condição de estabilidade B e velocidade do vento 1,5 m/s. da mesma forma para as demais. Tabela 6 - Combinações de estabilidade atmosférica segundo classificação Pasquill-Gifford, e velocidade de vento para a simulação das consequências e probabilidade de ocorrência Finalmente a direção do vento é determinada pelo estudo da Rosa dos ventos, onde se obtêm as frações de tempo em que o vento sopra para cada direção. Tabela 7. 9

10 Tabela 7 - Rosa dos Ventos 4. Resultados Como simplificação do modelo, as direções do vento a serem consideradas no trecho de rodovia desta simulação foram aquelas perpendiculares ao eixo da rodovia, ou seja, direção Norte e Sul. A combinação final de duas hipóteses acidentais, Furo de 5 mm e 25 mm, com quatro condições de estabilidade atmosférica/velocidade de vento e direção do vento Norte e Sul, resultou em 16 possibilidades. Para o Passo 7 a estimativa do risco individual será feita conforme Equação 4. Na Tabela 8 apresenta-se a estimativa do risco individual para o grupo de interesse MORADORES. Tabela 8 Estimativa do Risco Individual para o grupo MORADORES O risco individual do grupo MORADORES é calculado da seguinte forma:, ou seja, conta-se o número de vezes da ocorrência 10

11 de cada categoria de risco Individual, 2 para categoria 3 e 6 para 4, 2 para 5 e 6 para a 6 resultando no risco individual total de. Para os grupos CLORO e VEÍCULOS, os valores de risco individual resultaram em,, respectivamente CLORO, VEÍCULOS DIA e VEÍCULOS NOITE. Desta forma pode-se estimar o risco individual para cada grupo hipotético vulnerável ao vazamento de cloro devido a um acidente rodoviário. Verifica-se que o grupo MORADORES é o que apresenta o maior risco individual,. 4.1 Risco Social O Risco Social foi calculado pela Equação 7, conforme Franks, [20??]. (7) Onde é o número esperado de fatalidades na localidade i devido ao evento j; e : Número total de pessoas na localidade i. Na Figura 1 apresenta-se a Curva FN, representando o risco social do transporte de cloro em uma rodovia hipotética. Verifica-se que os valores do risco são intoleráveis, pois os limites impostos pela legislação brasileira são da ordem. Figura 1 Curva FN, representado o risco social do transporte de CLORO em uma rodovia hipotética, e os limites de aceitabilidade CETESB 5. Conclusões A utilização do modelo proposto por Franks [20??], mostra-se viável para a estimativa do Risco Individual e Social para o transporte de produtos perigosos pelo modal rodoviário, sendo de fácil implementação e utilização. 11

12 A utilização das Tabelas de frequência e probabilidade facilitam o trabalho do analista, pois são conservativas (adotam os valores mais restritivos) e permitem trabalhar mesmo com estimativas grosseiras no que se refere à frequência de acidentes rodoviários e frequência de liberação da carga tóxica no meio ambiente. No entanto o analista deve ter consciência de que sua interpretação é conservativa. A utilização de modelos de dispersão, tais como o utilizado neste trabalho auxilia em muito a estimativa das consequências pelos modelos Probit (Dose-Resposta). Referências ALOHA versão U.S. Environmental Protection Agency e National Oceanic and Atmospheric Administration. Disponível em: < cameo/aloha.htm>. Acesso em: 7 Mar BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Resolução do CONAMA nº 001, de 23 de janeiro de Estabelece as definições, as responsabilidades, os critérios básicos e as diretrizes gerais para uso e implementação da Avaliação de Impacto Ambiental como um dos instrumentos da Política Nacional do Meio Ambiente. DOU s/n, de 17/02/1986, p COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO. Gerenciamento de Riscos. Disponível em: < Acesso em 07 Mar COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO. NORMA TECNICA P Manual de orientação para a elaboração de estudos de análise de riscos. São Paulo, SP, Disponível em < acesso em 07 Mar CORNWELL, J.B.; MARX, J.D. Application of quantitative risk analysis to code-required siting studies involving hazardous material transportation routes. In: 17 th ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE AND WORKSHOP RISK, RELIABILITY AND SECURITY. Proceedings...Florida:[s.n.], DE LIMA, A. R.; BORBA, A.O. Determinação do risco social através de modelagem computacional e sua utilização na avaliação de risco no transporte. In: 13 CONGRESSO DE ATUAÇÃO RESPONSÁVEL, Anais...São Paulo:[s.n.], Disponível em: < Acesso em: 27 Mar DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES DNIT. Estatísticas de Acidentes. Disponível em: < Acesso em: 12 Mar FRANKS, A. A Simplified Approach to Estimating Individual Risk. [20??]. Disponível em: Acesso em: 27 Fev RASHID, Z.A.; EL-HARBAWI, M.; HAMID, K.H.K.; SHERIF, A.A.; SHARIFF, R. New technique for road transportation of hazardous materials (Hazmat) in Malaysia via quantitative risk analysis approaches. In: WORLD CONGRESS ON ENGINEERING WCE, Proceedings London: [s.n.], 2011, Vol II. SERPA, R.R. Critérios de Avaliação de Riscos Aplicados ao Licenciamento Ambiental no Brasil: Uma Análise Crítica. In: 13 CONGRESSO BRASILEIRO DE ATUAÇÃO RESPONSÁVEL ABIQUIM, Disponível em: < cong_cd/paper html>. Acesso em: 07 Mar