A Inspeção Baseada em Risco como uma Ferramenta no Gerenciamento dos Riscos de Processo

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1 A Inspeção Baseada em Risco como uma Ferramenta no Gerenciamento dos Riscos de Processo Autor: Davi Roberto Ohlweiler Fone: Resumo: O gerenciamento de riscos de processo em uma planta industrial é um fator crítico de sucesso para as empresas dentro de um mercado globalizado e de crescente competitividade. Os equipamentos devem ter desempenho e campanhas operacionais maximizadas. A busca por índices de padrão de excelência para os indicadores de manutenção têm levado a necessidade de utilização de ferramentas de gestão para otimização dos recursos com aumento de desempenho operacional e segurança. A otimização com redução de custos de manutenção e a necessidade de maior confiabilidade nos equipamentos podem parecer antagônicos, porém existem técnicas para maximizar estes dois importantes indicadores. A inspeção baseada em risco (IBR) conforme o API 581 é uma importante ferramenta dentro da confiabilidade dos equipamentos estáticos. A partir de dados oriundos do processo mais o histórico de inspeção é possível determinar mecanismos de danos preferenciais para cada equipamento estático dentro de uma planta industrial, com uma matriz de risco de conseqüência x probabilidade de ocorrência de falha. Estes resultados além de definirem exatamente o quê, quando e como inspecionar, também permitem focar as atividades de inspeção e manutenção, alocando os melhores recursos nos equipamentos de mais alto risco e criticidade. A Braskem está implantando a IBR em seus ativos estáticos e vem utilizando esta ferramenta na inspeção de equipamentos. O trabalho tem como objetivo apresentar a experiência de utilização da IBR dentro das etapas de planejamento, execução e análise das atividades de manutenção na parada geral da Planta 2 de Olefinas da Braskem UNIB-RS, ocorrida em novembro de Esta importante ferramenta permitiu a otimização dos recursos de inspeção e manutenção com aumento da confiabilidade nos equipamentos estáticos da unidade de Olefinas 2, mantendo os riscos de processo dentro de níveis aceitáveis. Abstract: The process risk management in an industrial plant is a critical factor for the success in companies integrated in a global market. The equipments should have maximized performance and operational runlenghts without committing operational safety. The management based in key performance index pushes the companies to operate in the limits.

2 The optimization with reduction of maintenance costs and the need of larger reliability in the equipments can seem antagonistic, however techniques exist to maximize these two important indicators. The risk based inspection (RBI) as API 581 is an important tool to mitigate de risk and ensure static equipments reliability. Based in information from process engineers and inspection records is possible to determine mechanisms of preferential damages for each static equipment of an industrial plant, with a risk matrix of consequence x failure probability. These results helps to define exactly when and how to inspect, they also allow to focus the inspection activities and maintenance, allocating the best resources in the equipments of higher risk and criticize. Braskem is implanting RBI in their static assets and is using it as a process risk management tool. This work has as objective presents Braskem s experience of RBI use in the planning and execution stages of a turnaround, in Olephins Plant 2 of UNIB-RS, happened in November This important tool allowed an optimization in the inspection and maintenance resources, increasing reliability and maintaining the process risks in acceptable levels. 1. Objetivo: Apresentar a inspeção baseada em risco como uma ferramenta de gerenciamento de riscos de processo e sua experiência de utilizaçãodentro das etapas de planejamento, execução e análise das atividades de manutenção / inspeção na parada geral da Planta 2 de Olefinas da Braskem UNIB-RS, ocorrida em novembro de A Inspeção Baseada em Risco (IBR) na Braskem UNIB-RS: 2.1. Histórico de Implantação da IBR: A inspeção baseada em risco (IBR) conforme o API 581 é uma importante ferramenta dentro da confiabilidade dos equipamentos estáticos. A partir de dados oriundos do processo mais o histórico de inspeção é possível determinar mecanismos de danos preferenciais para cada equipamento estático dentro de uma planta industrial, com uma matriz de risco de conseqüência x probabilidade de ocorrência de falha. Estes resultados além de definirem exatamente o quê, quando e como inspecionar, também permitem focar as atividades de inspeção e manutenção, alocando os melhores recursos nos equipamentos de mais alto risco e criticidade. A Braskem está implantando a IBR em seus ativos estáticos e vem utilizando esta ferramenta na inspeção de equipamentos. A Braskem UNIB-RS iniciou a implantação da IBR em 2001, através de projetos pilotos nas plantas de aromáticos, em uma parceria com a Bureau Veritas. No período de maio de 2003 a março de 2004 implantou esta metodologia na planta de Olefinas 2. Em novembro de 2005 ocorreu a primeira experiência de utilização da IBR como uma ferramenta para otimização de recursos e gerenciamento de risco em uma parada geral de manutenção na planta de Olefinas 2. Atualmente todas as plantas de processo da Braskem

3 UNIB-RS contam com a IBR. Na tabela 1 abaixo se pode observar a abrangência da IBR nos equipamentos estáticos de Olefinas 2. Tabela 1- Abrangência da IBR na Planta de Olefinas 2. [Fonte: Braskem UNIB-RS]. Área Equipamentos Sub Tubulações equipamentos Total Distribuição do Risco nos Equipamentos Estáticos: A distribuição do risco nos equipamentos estáticos de Olefinas 2 pode ser observada nos gráficos 1 e 2 a seguir. Após a execução do plano de inspeção otimizado conforme a IBR, houve uma redução nos riscos alto e médio-alto. Distribuição de Risco 34,77% 0,76% 7,03% ALTO MÉDIO-ALTO MÉDIO BAIXO 57,44% Gráfico 1- Distribuição do risco antes da implantação da IBR. [Fonte: Braskem UNIB-RS].

4 Distribuição de Risco - Plano Otimizado 0.30% 4.32% 34.93% 60.45% ALTO MÉDIO-ALTO MÉDIO BAIXO Gráfico 2- Distribuição do risco após execução do plano de inspeção otimizado pela IBR. [Fonte: Braskem UNIB-RS]. Obteve-se uma redução de 24 equipamentos (58,54%) no nível de risco ALTO e de 170 equipamentos (40,57%) na soma dos níveis MÉDIO-ALTO e ALTO, conforme se observa na tabela 2 abaixo. Tabela 2- Comparativo da distribuição dos riscos em equipamentos estáticos antes a após a implantação da IBR. [Fonte: Braskem UNIB-RS]. RISCO ANTES APÓS ALTO 41 (0,76%) 17 (0,32%) MÉDIO-ALTO 378 (7,03%) 232 (4,32%) MÉDIO 3088 (57,4%) 3245 (60,4%) BAIXO 1869 (34,8%) 1882 (35,0%)

5 Os principais mecanismos de falha associados a planta de Olefinas 2 podem ser observados no gráfico 3 abaixo. MECANISMOS DE DANO OLEFINAS 2 3,32% 4,12% 6,80% 39,72% 18,93% 24,30% CORROSION UNDER INSULATION SOUR WATER CORROSION SULFIDE STRESS CRACKING HIGH TEMPERATURE SULFIDIC / NAPHTHENIC CORROSION HIGH TEMPERATURE H2S / H2 CORROSION HYDROCLORIC AND ACID CORROSION HIC / SOHIC CAUSTIC CRACKING CHLORIDE STRESS CORROSION CRACKING (CLSCC) AMINE CORROSION AMINE CRACKING SULFURIC ACID (H2SO4) CORROSION HIGH TEMPERATURE OXIDATION Gráfico 3- Principais mecanismos de dano identificados após implantação da IBR. [Fonte: Braskem UNIB-RS] Estratégia de Utilização da IBR para Gerenciamento de Riscos: Sendo o risco o produto de uma conseqüência de uma determinada falha em um equipamento pela probabilidade desta falha ocorrer, ele poder ser gerenciado através de um plano de inspeção adequado para cada tipo de equipamento, levando-se em consideração os mecanismos de danos associados a este equipamento. A conseqüência de uma falha é característica do sistema, não pode ser alterada e é dada por variáveis como: volume do inventário contido no equipamento, composição do fluido, presença de contaminantes no fluido de processo, características construtivas do equipamento, localização física da instalação, etc... Por outro lado, a probabilidade de uma falha ocorrer pode ser minimizada através de um plano de inspeção e acompanhamento adequados para os equipamentos. Toda vez que uma inspeção é feita, dirigida a um determinado mecanismo de dano de possível presença no equipamento, a probabilidade de falha por este mecanismo de dano ocorrer diminui. É dessa forma que o risco é reduzido para parâmetros aceitáveis nos equipamentos estáticos através da IBR. Na matriz de risco da figura 1 que se segue, observa-se a redução de riso no eixo da probabilidade de falha.

6 Figura 1- Matriz de risco da IBR. [Fonte: API 581] Para as atividades de inspeção na parada geral da planta de Olefinas 2, a estratégia de otimização adotada foi: Avaliar o risco sem inspeção para o fim de ciclo em 2005; Estabelecer planos de inspeção para todos os equipamentos que apresentaram nível de risco MÉDIO-ALTO ou ALTO visando reduzir o risco para o nível MÉDIO ou BAIXO; Em alguns equipamentos o risco é reduzido de forma quantitativa, porém ele permanece na zona de risco alto ou médio alto devido as características do sistema, como por exemplo em equipamentos e sistemas de grande volume de inventário. Para definição do escopo de equipamentos estáticos para a parada geral de manutenção forma levados em consideração as demandas legais, determinadas pela NR 13, solicitações operacionais e o plano de inspeção da IBR, conforme representado no diagrama da figura 2 abaixo.

7 NR EQTOS PROCESSO 16 EQTOS IBR 52 EQTOS ESCOPO DE PARADA GERAL Figura 2- Diagrama de formação do escopo para equipamentos estáticos em uma parada geral de manutenção. [Fonte: Braskem-UNIB-RS]. No escopo total da parada geral, foram acrescentados 6 equipamentos em relação a NR 13, o que demonstra que o conceito de risco da NR 13, dado pelo produto da pressão pelo volume do inventário contido, não é suficiente para um bom gerenciamento dos riscos nos equipamentos estáticos de uma planta de processo Conceito de Efetividade de Inspeção: A efetividade de inspeção determina a capacidade de um determinado método ou técnica de inspeção ou ensaio não destrutivo detectar uma indicação crítica originada por um mecanismo de dano. Exemplo: Mecanismo de dano: sulfide stress cracking - SSC Tipo de indicação: trincas em regiões com concentração de tensões Efetividade de inspeção interna: POBRE inspeção visual REGULAR PM em até 10% das soldas NORMAL PM em 10% a 24% das soldas ALTA PM 25% a 100% das soldas

8 Através da IBR é possível determinar a inspeção mais adequada para um determinado equipamento, tornando o resultado mais efetivo sob o ponto de vista de controle de risco Inspeção Intrusiva x Inspeção Não Intrusiva: Para uma mesma efetividade de inspeção a IBR apresenta métodos de inspeção intrusivos e não intrusivos, possibilitando ao profissional da área uma maior flexibilidade na execução das atividades. Na tabela 3 abaixo se pode observar técnicas diferentes de inspeção para o mecanismo de dano de SSC sulfide stress cracking. Tabela 3- Método intrusivo e não intrusivo para detectar sulfide stress cracking com efetividade 2 de inspeção [Fonte: API 581]. INTRUSIVA EFETIVIDADE 2 (REGULAR) INSPEÇÃO VISUAL INTERNA NÃO INTRUSIVA EFETIVIDADE 2 (REGULAR) VARREDURA DE US EM 20% DA SUPERFÍCIE EXTERNA 2.6. Resultados da IBR na Parada Geral de Manutenção de Olefinas 2: Nas recomendações de inspeção em equipamentos estáticos para a parada geral de manutenção, não houve acréscimo significativo de ensaios não destrutivos, porém a abrangência dos ensaios foi maior, direcionando os ensaios adequados para os equipamentos de maior risco. Isto pode ser observado nas tabelas 4 e 5 abaixo. Através desta análise fica evidente a otimização de recursos de inspeção, sem acréscimo de custos e com um melhor controle dos riscos e mecanismos de danos nos equipamentos estáticos. Tabela 4- Quantidade de metros lineares de solda a serem inspecionados na para parada através dos métodos de ultra som (US) e partícula magnética (PM), antes e após a IBR. [Fonte: Braskem UNIB-RS]. US (METROS) PM (METROS) END JÁ PROGRAMADO NA PGM ANTES DO IBR ADICIONAL APÓS IBR VARIAÇÃO (ACRÉSCIMO) 7% 3%

9 Tabela 5 Abrangência dos ensaios não destrutivos nos equipamentos estáticos antes a após a IBR. [Fonte: Braskem UNIB-RS]. ANTES IBR APÓS IBR PM 20% DOS EQTOS 62% DOS EQTOS US 5% DOS EQTOS 37% DOS EQTOS Exemplos de Equipamentos Inspecionados na Parada Geral de Manutenção de Olefinas 2: A seguir são relatados exemplos de inspeções executadas na parada geral de manutenção na planta de Olefinas 2 conforme o plano de inspeção gerado pela IBR. Exemplo 1 Redução de risco com aplicação de ensaio não destrutivo: Equipamento: 112P01A/B/C/D casco figura 3 abaixo. Risco: MÉDIO ALTO MÉDIO Mecanismo de dano: SSC Sulfide Stress Cracking. Inspeção: efetividade 3 partícula magnética em 10 a 24% das soldas Figura 3- Bocal do permutador 112P01A inspecionado por partícula magnética. [Fonte: Braskem UNIB-RS]. Exemplo 2 Redução de risco sem aplicação de ensaio não destrutivo: Equipamento:111T05 tampo superior figura 4 a seguir. Risco: MÉDIO ALTO MÉDIO Mecanismo de dano: High Temperature Sulfidic / Naphtenic Acid Corrosion. Inspeção: efetividade 2 inspeção visual em 50% a 100% da superfície interna com remoção dos internos.

10 Figura 4- Tampo superior da 111T05, vista interna. [Fonte: Braskem UNIB-RS]. Exemplo 3 Inspeção sem grande redução de risco: Equipamento: 111T03 casco superior e inferior e tampo inferior figura 5 a seguir. Risco: ALTO (3E) MÉDIO ALTO (2E) Mecanismo de dano: HIC / SOHIC Hidrogen Induced Cracking / Stress Oriented Hidrogen Induced Cracking. Inspeção: efetividade 3 inspeção por partícula magnética em 20% das soldas. Figura 5- Bocal de 60 da torre 111T03. [Fonte: Braskem UNIB-RS]. Neste exemplo não se consegue reduzir o risco para o nível médio ou baixo devido ao grande volume de inventário deste equipamento, que faz com que ele seja classificado na coluna E da matriz de risco da IBR conforme figura 6 abaixo.

11 Figura 6- Localização da 111T03 na matriz IBR. [Fonte: Braskem UNIB-RS]. Exemplo 4 - Redução de risco com inspeção intermediária: Equipamento: 121V01 casco da bota figura 7. Risco: ALTO (5D) MÉDIO ALTO (3D) Mecanismo de dano: Sulfide Stress Cracking - SSC Inspeção: efetividade 2 partícula magnética em 10% das soldas. Figura 7 Casco interno da bota do vaso 121V01. [Fonte: Braskem UNIB-RS]. Para uma redução de risco efetiva foi necessária uma inspeção intermediária, não intrusiva, que foi realizada no ano de 2008, com efetividade 3, através de ultra som externo em 24% das soldas. Com esta inspeção intermediária houve uma redução de risco para 2D médio. Ver figura 8 abaixo.

12 Figura 8 - Redução do risco no 121V01 através de inspeção intermediária. [Fonte; Braskem UNIB-RS]. 3. Conclusões: A inspeção baseada em risco (IBR) conforme o API 581 é uma importante ferramenta para o gerenciamento dos riscos nos equipamentos estáticos de uma planta industrial. A partir de dados oriundos do processo mais o histórico de inspeção é possível determinar mecanismos de danos preferenciais para cada equipamento, direcionando a técnica de inspeção adequada. A IBR define exatamente o quê, quando, onde e como inspecionar. Também permitem focar as atividades de inspeção e manutenção, alocando os melhores recursos nos equipamentos de mais alto risco e criticidade. 4. Referências: American Petroleum Institute. API Risk Based Inspection. First edition, May 2002.