Módulo 4 Metodologias de análise de risco: APP, What if, AAF e HAZOP

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1 Módulo 4 Metodologias de análise de risco: APP, What if, AAF e HAZOP

2 Metodologias para análise de riscos/perigos APP ou APR Análise Preliminar de Perigo/Risco What if O que aconteceria se? AAF Análise da Árvore de Falhas (Fault Tree Analysis - FTA) HAZOP HAZard and OPerability studies FMEA Failure Mode and Effect Analysis

3 APP Análise Preliminar de Perigos A APP é uma técnica de identificação de perigos que teve origem nos programas de segurança militar criados no departamento de defesa dos EUA. Trata-se de uma técnica estruturada que tem por objetivo identificar os perigos presentes numa instalação e que podem ser ocasionados por eventos indesejáveis. A APP procura pesquisar quais são os pontos de maior risco do sistema e estabelecer uma priorização destes quando da continuação dos estudos de segurança ou de uma análise de riscos quantificada. A técnica pode ser utilizada durante as etapas de desenvolvimento, estudo básico, detalhamento, implantação e mesmo nos estudos de revisão de segurança de uma instalação existente. O seu desenvolvimento inicia-se com uma explicação sobre o sistema em estudo, e o grupo envolvido procura, baseado na sua experiência e competência, identificar os eventos indesejáveis. A partir desta identificação o grupo procura descrever quais seriam as causas prováveis destes eventos e quais as suas conseqüências ou efeitos. Terminada esta fase, o grupo deve classificar cada evento e propor ações ou medidas de prevenção e/ou proteção para diminuir as probabilidades de ocorrência do evento ou para minimizar suas conseqüências. PERIGO CAUSA EFEITO CATEGORIA DE SEREVIDADE OBSERVAÇÕES E RECOMENDAÇÕES

4 APP Análise Preliminar de Perigos CATEGORIAS DE SEVERIDADE DOS EFEITOS I Desprezível Se a falha ocorrer não haverá degradação do sistema, nem haverá danos ou lesões às pessoas envolvidas. II Marginal A falha poderá degradar o sistema de certa maneira, porém sem comprometê-lo seriamente, não causando danos às pessoas envolvidas (risco considerado como controlável). Danos irrelevantes ao meio ambiente e à comunidade externa. III Crítica A falha irá causar danos consideráveis ao sistema e danos e lesões graves às pessoas envolvidas, resultando, portanto, num risco inaceitável que irá exigir ações de prevenção e proteção imediatas. Possíveis danos ao meio ambiente devido a liberações de substâncias químicas, tóxicas ou inflamáveis, alcançando áreas externas à instalação. Pode provocar lesões de gravidade moderada na população externa ou impactos ambientais com reduzido tempo de recuperação. IV Catastrófica A falha provocará uma severa degradação do sistema podendo resultar na sua perda total e causando lesões graves e mortes às pessoas envolvidas, resultando num risco maior que exigirá ações de prevenção e proteção imediatas. Impactos ambientais devido a liberações de substâncias químicas, tóxicas ou inflamáveis, atingindo áreas externas às instalações. Provoca mortes ou lesões graves na população externa ou impactos ao meio ambiente com tempo de recuperação elevado.

5 APP Análise Preliminar de Perigos - Exercício Utilizando o formulário APP Análise Preliminar de Risco em branco disponível no site, faça a análise de riscos para a situação: Perigos para a atividade de troca de pneu em rodovia.

6 APP Análise Preliminar de Perigos Resposta do exercício - troca de pneu em rodovia PERIGO CAUSA EFEITO CATEGORIA DE SEREVIDADE Atropelamento Queda de veículo já elevado Lesões ao usar ferramentas/ manuseio roda Assalto Veiculo se choca com o carro parado - Má localização - Falta de sinalização - Falta de atenção - Má colocação do macaco - Mau estado do carro ou macaco - Carro mal imobilizado - Lesões - Morte - Lesões - Danos materiais - Imperícia - Impossibilidade de prosseguir operação ou dirigir - Local isolado - Região perigosa - Má localização - Má sinalização - Tráfego pelo acostamento - Danos materiais - Lesões - Morte - Danos materiais - Lesões - Morte IV III III IV IV OBSERVAÇÕES E RECOMENDAÇÕES - Parar no acostamento - Usar o triângulo - Manter atenção - Procedimento - Colocação correta - Manutenção - Treinamento - Manutenção - Não realizar a operação - Conseguir ajuda - Meios de defesa - Usar o acostamento - Sinalizar - Policiamento

7 What if Técnica de identificação de perigos e operabilidade O melhor método de identificação de perigos e que permite um exame detalhado do processo é o estudo de perigos e operabilidade. Neste método têm-se como técnicas a What If e a HAZOP. Neste tipo de estudo tem-se como objetivo: Identificar nos fluxogramas disponíveis os perigos presentes nas instalações, em projetos ou estruturas existentes Identificar problemas operacionais Relacionar as diferentes ações de melhoria complementares que permitam obter um nível de segurança aceitável Nestas técnicas a identificação de perigos baseia-se numa pesquisa de desvios da operação normal da planta, conduzindo a um documento relacionando desvios e os meios previstos para prevenção e proteção.

8 What if Técnica de identificação de perigos e operabilidade O conceito é conduzir um exame sistemático de uma unidade ou processo visando identificar perigos através de perguntas do tipo O que aconteceria se...?. A análise pode incluir situações envolvendo edificações, sistemas operacionais - tratamento de água e de efluentes, de geração de energia, de fornecimento de calor ou frio e outros - áreas de armazenamento, procedimentos operacionais, práticas administrativas, segurança da planta, etc. Isto implica em identificar desvios no processo a partir de um evento inicial, de qualquer natureza, podendo ou não ser uma falha de um componente ou sistema. O procedimento é poderoso se a equipe que o usar for bastante experiente. Caso contrário os resultados podem ser incompletos. Tem, também, a vantagem de mostrar pontos de vistas novos e diferentes devido à presença de pessoas de experiência e horizontes diversos. A limitação da técnica é dada pelo seu caráter não-sistemático e pelo reconhecimento que as respostas, em boa parte, não têm condições de realização. Sua eficácia depende da qualidade da documentação, de uma equipe adequadamente treinada e de um planejamento adequado. A revisão deve ser iniciada com uma explanação básica do processo ou sistema pelo engenheiro e/ou técnico de operação da área, com base em todos os procedimentos de operação, tanto em marcha normal quanto em paradas e partidas. Recomenda-se, sempre que possível, uma visita às instalações. Inicia-se então o exame através de uma geração livre de questões que devem ser formuladas na forma: O que aconteceria se...?.

9 What if Técnica de identificação de perigos e operabilidade Exemplos de questões 1. Falta de Utilidades O que aconteceria se não houvesse ar de instrumentação, eletricidade, nitrogênio, água, vapor? (combustíveis, energia, gases, vapores) 2. Mudança de Composição O que aconteceria se a qualidade das matérias primas sofresse variação? O que aconteceria se certas impurezas fossem introduzidas? 3. Condições de Operação Não-Habituais Quais são as conseqüências de variações das condições de operação normais (T, P, ph, etc.)? O que aconteceria se certas vazões fossem interrompidas? 4. Falha de Material O que aconteceria se alguns instrumentos particulares ou analisadores sofressem pane? O que aconteceria se certos produtos vazassem para a atmosfera? O que aconteceria se certas válvulas não funcionassem corretamente? 5. Regras de Operação não Respeitadas Quais são as conseqüências se certas regras de operação não fossem observadas?

10 What if Técnica de identificação de perigos e operabilidade Exemplos de questões 6. Conseqüências de Incidentes Externos à Planta/Unidade O que aconteceria se houvesse incêndio nas unidades vizinhas? 7. Conseqüências de Incidentes Internos à Planta/Unidade O que aconteceria se ocorresse abertura de válvulas de segurança ou discos de ruptura? Como incidentes internos poderiam afetar as unidades ou as comunidades vizinhas? 8. Manipulação de Produtos O que aconteceria se o produto fosse liberado para o solo, atmosfera, água, etc.? 9. Resíduos O que aconteceria se os resíduos não fossem armazenados ou tratados adequadamente?

11 What if Técnica de identificação de perigos e operabilidade Modelo de planilha Atividade O que aconteceria se Causas Conseqüências Observações e Recomendações

12 What if Técnica de identificação de perigos e operabilidade Exercício Considere a atividade Lavar roupa utilizando máquina lavadora automática, e: 1) Liste a seqüência de atividades que você teria que fazer para lavar 5 kg de roupa utilizando a lavadora automática 2) Utilizando a planilha What if em branco disponível no site indique na primeira coluna da planilha cada uma das atividades que você listou no item 1) 3) Para cada uma das atividades faça a pergunta O que aconteceria se...? e preencha todas as outras colunas da planilha

13 What if Técnica de identificação de perigos e operabilidade Resposta do exercício 1) Liste a seqüência de atividades que você teria que fazer para lavar 5 kg de roupa utilizando a lavadora automática: 1. selecionar roupa 2. ligar a máquina 3. encher de água 4. adicionar sabão 5. adicionar roupa 6. programar lavagem 7. desligar a máquina 8. retirar roupa 9. estender para secagem 10. limpar o filtro continua

14 What if Técnica de identificação de perigos e operabilidade Resposta do exercício Atividade O que aconteceria se Causas Conseqüências Observações e Recomendações Seleção de roupas Fossem misturadas roupas claras e escuras Falta de critério ou conhecimento Roupas escuras com fiapos claros, roupas claras manchadas de escuro Criar critério de separação entre roupas claras e escuras e instruir o responsável pela atividade Seleção de roupas Fossem misturadas roupas boas e ruins Falta de critério ou conhecimento Roupas boas sujas por fiapos Criar critério de separação entre roupas boas e instruir o responsável pela atividade Seleção de roupas Seleção de roupas Fossem batidas roupas finas na regulagem de roupas grossas Fossem batidas roupas grossas na regulagem de roupas finas Falta de conhecimento, esquecimento Falta de conhecimento, esquecimento Danifica roupas boas, diminui sua vida útil Roupa fica mal lavada, necessitando retrabalho Criar critério e instruir o responsável pela atividade Criar critério e instruir o responsável pela atividade Adição de água Fosse lavada pouca roupa em nível alto de água Esquecimento, distração Desperdício de água Lavar apenas quando o cesto estiver cheio continua

15 What if Técnica de identificação de perigos e operabilidade Resposta do exercício Atividade O que aconteceria se Causas Conseqüências Observações e Recomendações Adição de água Esquecimento, distração Roupa fica mal lavada, necessitando retrabalho Fosse lavada muita roupa em nível baixo de água Deixar regulagem permanentemente no nível alto de água Adição de sabão Fosse adicionado excesso de sabão Desconhecimento Roupa mal lavada, com resíduos de sabão, vazamento de espuma, risco de escorregamento no piso Utilizar padrão único (copo plástico) Adição de sabão Fosse adicionado pouco sabão Desconhecimento Roupa mal lavada, permanece suja Utilizar padrão único (copo plástico) Retirada da roupa Não fosse retirada a roupa lavada Esquecimento Roupa úmida, com cheiro de mofo e amarrotada Instruir o responsável pela atividade; verificar ao telefonar no horário do almoço.

16 Metodologia HAZOP (HAZARD AND OPERABILITY STUDIES) A análise de perigos e operabilidade é uma técnica para identificação de perigos projetada para estudar possíveis desvios de projeto ou de operação de uma instalação. A técnica HAZOP de identificação de perigos é um método sistemático de questionamento criativo e aberto que prevê uma descrição completa do processo, sistematicamente questionando-se toda e qualquer parte deste para levantar como poderiam ocorrer desvios e decidir quando estes podem gerar riscos. A HAZOP consiste na realização de uma análise crítica da instalação/processo a fim de identificar os perigos e/ou problemas de operabilidade por meio de uma série de reuniões, durante as quais uma equipe multidisciplinar discute metodicamente o projeto/processo da instalação. O líder da equipe orienta o grupo através de um conjunto de palavras-guia que focalizam os desvios dos parâmetros estabelecidos para o processo ou operação em análise. O questionamento é focalizado em cima de cada componente da instalação/processo. Submete-se este componente a um certo número de questões, utilizando-se palavras-guia. Estas palavras-guia são utilizadas para assegurar que as questões que são levantadas para testar a integridade de cada componente da instalação/processo explorarão qualquer maneira possível na qual possa ocorrer o desvio de uma dada intenção prevista na instalação. Como conseqüência ter-se-á um certo número de desvios teóricos. Cada um destes é então considerado, analisando-se como ocorre (quais as causas) e quais seriam as conseqüências.

17 HAZOP (HAZARD AND OPERABILITY STUDIES) Palavras-guia PALAVRA-GUIA NENHUM MAIS MENOS MUDANÇAS NA COMPOSIÇÃO COMPONENTES A MAIS REVERSO OUTRA CONDIÇÃO OPERACIONAL DESVIO Ausência total da intenção (Ex.: ausência de fluxo) Mais, em relação a um parâmetro físico importante (Ex.: vazão maior, temperatura maior, viscosidade maior, pressão maior, etc.) Menos, em relação a um parâmetro físico importante (Ex.: vazão menor, temperatura menor, etc.) Alguns componentes em maior ou menor proporção, ou falta de um componente. Componentes a mais em relação aos que deveriam existir (Ex.: fase extra presente - vapor, sólido, impurezas - ar, água, ácidos, produtos de corrosão, contaminantes, etc.) O oposto lógico da intenção (Ex.: fluxo reverso ou reação química) Partida, parada, funcionamento de pico, em carga reduzida, modo alternativo de operação, manutenção, mudança de catalisador, etc.

18 Metodologia HAZOP (HAZARD AND OPERABILITY STUDIES) O sucesso ou falha da HAZOP depende de quatro aspectos fundamentais: a) Precisão dos documentos e de outros dados utilizados como base para o estudo b) Competências e conhecimento da equipe c) Capacidade da equipe em utilizar a técnica HAZOP como uma ferramenta auxiliar de sua imaginação para visualizar desvios d) Capacidade da equipe em manter o senso de proporção, particularmente na avaliação da seriedade dos perigos identificados

19 Exemplo de aplicação da metodologia HAZOP (HAZARD AND OPERABILITY STUDIES) Fluxograma de alimentação de reator Reagente A Reator Reagente B Produto C

20 Exemplo de aplicação da metodologia HAZOP (HAZARD AND OPERABILITY STUDIES) Considere uma instalação na qual os reagentes A e B reagem entre si para formar o produto C. Suponha que a química do processo é tal que a concentração de B não deva nunca exceder a de A, senão ocorreria uma explosão: Reação química: A + B = C A é transferido numa vazão especificada (ou seja, o parâmetro é o fluxo de A ou vazão de A ). O primeiro desvio é obtido aplicando-se a palavra-guia NENHUM à intenção. Isto é combinado com a intenção para fornecer: NENHUM + FLUXO DE A = NENHUM FLUXO DE A

21 Exemplo de aplicação da metodologia HAZOP (HAZARD AND OPERABILITY STUDIES) O fluxograma é então examinado para estabelecer as causas que podem produzir uma parada completa do fluxo de A. Estas causas podem ser: a) tanque de armazenamento vazio b) a bomba falha em operar, devido a: falha mecânica falha elétrica desligamento outros c) ruptura da linha d) válvula de isolamento fechada Algumas destas são causas claramente possíveis e, portanto, pode-se dizer que este é um desvio importante. Outras, não. Em seguida, para as causas possíveis deve-se passar para a próxima etapa e avaliar as conseqüências.

22 Exemplo de aplicação da metodologia HAZOP (HAZARD AND OPERABILITY STUDIES) Palavra- Guia Parâme tro Desvio Causas Efeitos Observações e Recomendações NENHUM FLUXO DE A MAIS ASSIM POR DIANTE FLUXO DE A Não há vazão de A Quantidad e excessiva de A no reator Tanque de armazenamento vazio; bomba falha em operar; bomba desligada; ruptura da linha; válvula de isolamento fechada. Bomba dispara Explosão Excesso de A no reator e contaminação da saída com A; transbordamento do reator. Alarme de nível baixo e monitoramento de nível no tanque; indicador de fluxo com alarme e bomba reserva; inspeção periódica da bomba e da linha; implementar procedimento operacional e treinamento dos operadores. Retirada de amostra e monitoramento no laboratório da qualidade; alarme de nível alto no reator.

23 Exercício HAZOP Identifique pelo menos mais 3 palavras-guia que poderiam ser utilizadas para ampliar a análise HAZOP no caso de alimentação do reator discutido anteriormente.

24 Resposta do exercício HAZOP Identifique pelo menos mais 3 palavras-guia que poderiam ser utilizadas para ampliar a análise HAZOP no caso de alimentação do reator discutido anteriormente. Palavra-guia Não Menor Maior Parte de Bem como Reverso Outro que Significado Negação da intenção de projeto Diminuição quantitativa Aumento quantitativo Diminuição qualitativa Aumento qualitativo Oposto lógico da intenção de projeto Substituição completa

25 Análise da Árvore de Falhas AAF É uma das ferramentas mais úteis para a análise de risco (sistemas complexos ou detalhados). Abordagem é dedutiva (do geral para o específico), o que a faz boa para examinar as condições que causaram ou influenciaram em evento indesejável. Raramente um acidente ocorre devido a apenas um fator iniciante, mas sim por uma conjunção de condições. A vantagem deste método é que ele representa graficamente as relações entre os componentes do sistema, tornando-as mais óbvias. A Análise da Árvore de Falhas tem este nome por partir de um único evento, que é o acidente ou a condição indesejável (ou seu oposto: um não-acidente ou condição desejável) chamada de evento de topo. O evento de topo pode ser um evento global (falha total do sistema) ou específico (mal funcionamento do componente X ). O evento de topo é por onde se inicia o traçado da árvore e é resultado (o evento geral) de uma seqüência de possíveis eventos (os eventos específicos) a serem investigados. A investigação destes possíveis eventos, relacionados em disposição lógica de série ou paralelo, conduz ao traçado de um diagrama que vai se alargando ou estreitando à medida que se afasta do evento topo para baixo, assumindo assim o formato que lembra uma árvore e seus ramos. Assim, pode-se identificar precisamente na cadeia causal quando um evento derradeiro ocorreu ou pode ocorrer, bem como suas relações e interfaces com os outros eventos.

26 Análise da Árvore de Falhas AAF A AAF é uma ferramenta eficiente para Explorar os modos de falhas múltiplas Investigar condições para eventos desejáveis (como o não-acidente) Construir programas gerenciais de prevenção de perigos/riscos Requisitos para a aplicação da AAF Profundo entendimento dos elementos do sistema Extenso conhecimento do processo Participação intensa da equipe de projeto, operação, utilidades, qualidade, manutenção Vantagens da AAF Permite identificar falhas humanas, de operação e de manutenção Permite quantificar eventos Permite visualizar as combinações entre efeitos Permite análises de custo/benefício É muito usada na investigação de acidentes graves (ocorridos ou potenciais, na fase de projeto da unidade) Limitações da AAF Exige documentação atualizada Requer grande volume de trabalho É de difícil aplicação em sistemas muito complexos

27 Análise da Árvore de Falhas AAF Símbolos Evento topo, secundário ou contribuinte O que vier abaixo requer investigação Falha ou evento básico, final do processo de investigação deste ramo Evento não desenvolvido, por dificuldade ou falta de dados Comporta OU - Pelo menos um dos eventos de entrada deve ocorrer para que ocorra a saída Comporta E - Todos os eventos de entrada devem ocorrer para que ocorra a saída

28 Exemplo Abaixo temos a representação esquemática do sistema de iluminação elétrica do quarto de dormir: Lâmpada 1 Fusível Lâmpada 2 Fonte Vamos construir uma árvore de falhas para a situação de quarto escuro.

29 Exemplo Quarto escuro + Falha na alimentação + Lâmpadas queimadas * Fonte não fornece energia Fusível queimado Lâmpada 1 queimada Lâmpada 2 queimada

30 Exercício Agora faça a árvore de falhas para o evento desejável: quarto claro.

31 Resposta do exercício Quarto claro * * Iluminação funcionando * Lâmpadas funcionando + Fonte fornece energia Fusível ok Lâmpada 1 funcionando Lâmpada 2 funcionando

32 Fim do Módulo 4

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