UMA PLANILHA PARA ANÁLISE DE RISCO EM DUTOVIAS APLICANDO O MÉTODO DE MUHLBAUER

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1 UMA PLANILHA PARA ANÁLISE DE RISCO EM DUTOVIAS APLICANDO O MÉTODO DE MUHLBAUER José Luiz de França Freire DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO Alberto Ildefonso DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO Trabalho apresentado na VI Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos, Bahia, Julho, As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade do (s) autor (es)

2 UMA PLANILHA PARA ANÁLISE DE RISCO EM DUTOVIAS APLICANDO O MÉTODO MUHLBAUER J.L.F. Freire, A. Ildefonso A. Departamento de Engenharia Mecânica Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro SINOPSE Um modelo de cálculo de Risco proposto por Muhlbauer, aplicado a dutovias de transporte de óleo cru, gás e derivados, é adaptado a uma planilha de base de dados, desenvolvida no software EXCEL. 1- INTRODUÇÃO O risco está associado a todas as atividades dos seres humanos e está presente e tem sido bastante estudado na área da engenharia. De um modo sucinto, Risco pode ser definido como a perda que seria originada em um possível acidente. Esta definição envolve perda, identificada como conseqüências advindas da falha, e possibilidade associada com a incerteza ou a probabilidade de ocorrer acidentes, [1]. Por exemplo, o risco de ocorrer uma fatalidade em um acidente rodoviário no Canada é de 1 para 5300 por ano. O mesmo risco, para a rodovia Rio Santos, é de 6 fatalidades para 100 acidentes (dados de 1998 e 1999). Uma tubulação transportando óleo cru, tem um risco de 1 em por ano de sofrer um vazamento de mais de 100 m 3 de produto [1]. O risco tem sido avaliado por um produto de índices que traduzem probabilidade de ocorrência e conseqüência da falha (Risco = Probabilidade x Conseqüência), [1-7]. A análise de risco pode ser qualitativa ou quantitativa. Na qualitativa, ênfase é dada a considerações feitas por especialistas, que são subjetivas e relativas. Na quantitativa, procura-se através de modelos analíticos desenvolver análises objetivas e absolutas. As técnicas mais utilizadas para a avaliação do risco no transporte de óleo, gás e derivados através de dutovias são: HAZOP, QRA, Matriz de Risco, Árvore de Falhas, Cenários Possíveis e Sistema de Pontuação [2]. Muhlbauer [2] fez uma identificação detalhada de 300 diferentes condições que influenciam a avaliação do risco em uma tubulação e propos um sistema de pontuação que é utilizado mundialmente. Este trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de uma planilha para a aplicação do modelo proposto por Muhlbauer para a avaliação de risco em dutovias. Para cumprir este objetivo seguemse os seguintes passos: 1- Discussão do modelo de avaliação de risco proposto por Muhlbauer. 2- Descrição de uma planilha de cálculo que auxilie, de modo amigável e rápido, o cálculo dos índices de risco para diversos trechos de uma dutovia ou para diferentes dutovias. 1

3 3- MODELO PARA AVALIAÇÃO DO RISCO SEGUNDO MUHLBAUER O modelo proposto por Muhlbauer baseia-se na pontuação das diversas condições de um trecho de uma dutovia. Os valores numéricos são atribuídos às condições que contribuem na avaliação do risco de um trecho de tubulação ou de todo o sistema de tubulação. Aqui a pontuação reflete a importância de um item com respeito a outro item. Altas pontuações representam incrementos na segurança ou decréscimo do risco. As condições consideradas por Muhlbauer são agrupadas em quatro índices, que estão relacionados com danos causados por: - terceiros - corrosão - projeto - operações incorretas Estes índices correspondem a categorias típicas de relatórios de acidentes e falhas em tubulações. Isto significa que cada índice reflete uma área geral à qual, historicamente, os acidentes tenham sido atribuídos. Um exemplo de relatório pode ser observado na tabela 1. Tabela 1: Histórico de acidentes nos Estados Unidos do ano 2001 Considerando um valor para cada item de cada índice, a avaliação chega a valores numéricos para os quatro índices, que então são somados para alcançar um valor total. Este valor será usado em conjunto com o conhecimento dos perigos potenciais da ocorrência de acidente. Para a determinação das principais conseqüências de um acidente, uma análise detalhada é feita com relação aos perigos e danos potenciais provocados pela falha de uma tubulação. Esta análise leva em consideração as características do produto que está sendo transportado, as condições de operação e a localização do trecho. Desta análise resulta um fator que é chamado de Leak Impact Factor ou fator de impacto de vazamento. 2

4 Estudando o fator de impacto de vazamento, faz-se uma distinção entre perigos agudos e perigos crônicos. Os perigos agudos podem repentinamente suceder ou demandar atenção urgente, tais como incêndio, explosão, contato com toxicidade. Já os perigos crônicos são marcados principalmente por conseqüências de longa duração. Aqui a variável tempo é um fator importante, tais como, por exemplo, em acidentes onde ocorrem contaminação da água ou danos ao ecossistema, etc. O fator de impacto de vazamento é relacionado com a soma dos índices mediante uma razão, gerando então o risco final relativo, tal como se apresenta na figura 1. Risco relativo Soma de Índices Fator de impacto de vazamento Fator de Dispersão Produtos perigosos Índice de danos por terceiros Índice de corrosão Índice de projeto Índice de operações incorretas Coleta de dados Figura 1: Modelo básico de Avaliação de Risco segundo Muhlbauer Cabe mencionar, que no modelo de Muhlbauer, cada um dos quatro índices atinge valor máximo igual a 100 e sua soma 400. O Índice de vazamento varia desde 0.2 até 88. Sabendo que a expressão do risco relativo final é: R= Soma de Índices total / Índice de vazamento. Os valores que pode tomar o risco vão desde 0 até 2000, sendo que um valor igual a 2000 é considerado seguro ou de baixo risco, e o valor 0 é considerado inseguro ou alto risco. Outras considerações sobre o modelo de Muhlbauer são descritas a seguir: Independência: Os perigos são considerados aditivos e independentes. Isto é, cada item que influencia o quadro do risco é considerado separado de todos os outros itens. 3

5 Pior caso: A condição do pior caso governa a avaliação do risco. Relativo: A pontuação dada aos itens só tem sentido, quando é comparada com a pontuação dos items de outros trechos. Subjetivo: Os valores numéricos dados a cada item, representam opiniões de pessoas experientes. Estes valores são baseados em interpretações subjetivas. Públicas: O modelo para avaliar o risco proposto por Muhlbauer é para avaliar o risco da tubulação na sua face de exposição ao ambiente externo e identificar formas efetivas de gerenciar o risco. Neste modelo não se inclui o risco de exposição dos trabalhadores da empresa, nem o risco da empresa. Pontuação: Nos pesos para cada item, os máximos possíveis valores representam a importância relativa do item. As pontuações nos quatro itens são baseadas em uma escala igual a 100 para cada um. Isto porque o histórico dos acidentes não é consistente de uma companhia para outra e não existe um prioridade lógica de um índice sobre outro com base nos históricos de acidentes. Considerando que um dos objetivos principais da avaliação é recomendar ações que permitam diminuir o risco, propõe-se que o avaliador categorize cada item de um índice como atributo ou prevenção. Atributos (A): Este termo é usado quando as características são difíceis ou impossíveis de serem modificadas. Estas são características do sistema de tubulação, onde o operador tem pequena possibilidade de alteração ou não tem controle. Exemplos: - características do solo - tipo de atmosfera - características do produto, etc. Máxima pontuação para os itens de atributos: 145 ( dos quatro Índices) Prevenção (P): Neste termo incluí-se aquelas ações que o projetista ou operador da tubulação tem capacidade de modificar, com a intenção de gerenciar o risco. Exemplos: - freqüência de inspeção - programas de treinamento dos operadores, etc. Máxima pontuação para os itens de prevenção: 255 (dos quatro índices) 4- UMA PLANILHA PARA O MODELO MUHLBAUER O modelo explicado anteriormente, foi adaptado a uma planilha de base de dados, desenvolvida no software EXCEL. Para isto foi proposto o seguinte fluxograma, tal como pode-se ver na figura 2. Neste fluxograma, identificam-se as seguintes partes. 1- Resumo da avaliação de todos os trechos da tubulação, com a intenção de identificar os trechos mais críticos. 4

6 1 a b Resumo da Avaliação de todos os Trechos de tubulação Índice de danos por terceiros Indice de corrosão Trecho 1 Trecho 2 Trecho n Indice de projeto * Priorização do resultado da avaliação * Graficos do Resumo da Avaliação Índice de operações incorretas Índice de impacto de vazamento Trechos mais perigrossos Trecho 2 Trecho 3 Trecho 13 2 a b * Avaliação de risco - Grafico do índice de risco - Grafico do índice de vazamento - Grafico do risco total - Grafico do nível de risco - Grafico do índice de atributos - Grafico do índice de prevenção * Avaliação do custo de prevenção - Grafico de validação de custo - Planilha de tarefas recomendadas Figura 2: Fluxograma proposto para desenvolver uma planilha de base de dados 2- Avaliação individual, que é feita para cada trecho. Nas figuras seguintes apresenta-se um resumo da avaliação dos trechos de uma tubulação. A figura 3 é uma tabela onde se resumem todos os resultados de cada um dos trechos. A definição de cada item, pode ser visualizada mediante um comentário anexo. Através desta tabela pode-se identificar os trechos mais críticos (menor número de risco). A figura 4 apresenta como se realiza a priorização dos trechos de tubulações. Isto pode ser feito tomando como referência qualquer dos 8 itens mostradas em cada uma de suas colunas. Estes resultados também podem ser apresentados em forma gráfica, a qual em algumas situações é melhor para a visualização. Na análise individual de cada trecho, apresentam-se os seguintes resultados: - Gráfico dos índices de risco - Gráfico do índice de vazamento - Gráfico de risco total - Gráfico do nível de risco - Gráficos dos índices atributos - Gráficos dos índices de prevenção Na figura 5 apresenta-se o gráfico do nível de risco para um trecho especifico. Na figura 6 pode ser visto o gráfico dos índices de prevenção para um trecho e assim pode-se visualizar em que índices deve-se influir para diminuir o risco pra se 5

7 conseguir uma melhor relação custo/beneficio. A parte da análise de custo do risco será realizado em um trabalho futuro Figura 3: Resumo das Avaliações de todos os trechos de dutovias. 6

8 Figura 5: Nível de Risco de um trecho de dutovia Figura 6: Nível dos Índices de prevenção para um trecho de dutovia 7

9 4- CONCLUSÕES Neste trabalho apresenta-se uma planilha de base de dados desenvolvido no EXCEL. Esta planilha permite entradas de valores numéricos dentro do estabelecido pelo modelo de Muhlbauer para análise de risco em dutovias. 5- BIBLIOGRAFIA [1] Nessim M. e Stephend M., Notas sobre Pipeline Risk Analisys & Risk Based Planning, International Pipeline Conference, ASME, Calgary, [2] W. Kent Muhlbauer, Pipeline Risk Management Manual, 1996, Gulf Publishing Company, Houston, Texas. [3] Kia Yuan Cai, "System Failure Engineering and Fuzzy Methodology: An Introdutory Overview", Fuzzy Sets and Systems 83 (1996) [4] J.L.F. Freire, R.P. Vidal, A. Ildefonso A., "Gerenciamento de Risco e Avaliação de Integridade Estrutural em Dutos: Uma Análise Através da Lógica Nebulosa", COTEQ 99, Conferencia sobre Tecnologia de Equipamentos, p ,1999 [5] B. Pallaghy and A. Bartos, "Pipeline Repair based on Diagnostic Inspection Investiment Return", Proceeding of the Int. Pipeline Conf., , ASME, [6] W.P.G. Schlechter, "Facility Risk Review as a Means to Adressing Existing Risks During the Life Cycle of a Process Unit, Operation or Facility", PREV 95, ABCM, ,1995 [7] K. Cicansky e G. Yuen, "Risk Management at Trans Canada Pipeline", International Pipeline Conference, ASME, 9-14,1998 8

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