APLICAÇÃO DE METODOLOGIA DE ANÁLISE DE RISCOS EM PORTOS E TERMINAIS MARÍTIMOS

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1 APLICAÇÃO DE METODOLOGIA DE ANÁLISE DE RISCOS EM PORTOS E TERMINAIS MARÍTIMOS Ana Cristina Costa Almeida Risk and Reliability Senior Consultant DNV Energy Solutions Certified Functional Safety Engineer (TÜVFSEng581/07) ana.cristina.almeida@dnv.cm Mariana Bahadian Bardy Head of Section DNV Energy Solutions M.SC., Chemical Engineer and Safety Engineer mariana.bardy@dnv.cm ABSTRACT This study presents a methodology to evaluate the risks related to the movement of the main flammable products carried on maritime terminals, through the joint application of qualitative and quantitative risk evaluation techniques, adapted to evaluate the scenarios possible to occur on port installations during receiving and storage of these products, and to calculate the consequences of these scenarios to safety and environment. The proposed methodology focus also on the application of quantitative risk analysis technique to evaluate social and individual risks that these operations represent to works and neighboring population, that are compared to acceptability criteria defined by government agencies, and minimized with the adequacy to safety systems and systematic for operational and transient operations. The main objective is to promote the sustainable development on these installations, face to the progressive growth on importations and exportations of products used and produced by Brazilian using maritime terminals, making the economic development and productive actions compatible with environment protection and people safety on these installations, through preventive actions, that avoid the actuation only when demanded by emergencies or imminent risk. 1. INTRODUÇÃO Com a quebra de monopólio do petróleo e derivados, as empresas brasileiras contam atualmente com a possibilidade de importar diretamente matérias-primas e insumos derivados do petróleo. Devido ao caráter estratégico que representa a logística de transporte para as empresas de forma geral, tanto para recebimento de matérias-primas e de alguns insumos, como para escoamento de seus produtos, a utilização de terminais

2 marítimos de produtos químicos torna-se, nesse novo contexto, uma alternativa muito relevante. Este fator tem contribuído para o aumento progressivo do volume de importações e exportações de produtos utilizados e fabricados na indústria brasileira através de terminais marítimos, a exemplo do porto de Santos, maior terminal portuário da América Latina, e segundo do hemisfério Sul, localizado no estado de São Paulo. Segundo estatística da Companhia das Docas do Estado de São Paulo (CODESP), a movimentação de contêineres no Porto de Santos apresentou um relevante crescimento em 2005, principalmente nas exportações, o que representou um aumento em torno de 21% em relação ao ano anterior (Stênio Ribeiro, Agência Brasil, 3003). Os números divulgados na revista Cargo System, que divulgou o ranking anual dos cem maiores portos do mundo em 2004, demonstram que este desempenho perde apenas para o Porto de Jacarta, na Indonésia. Em 2005, o Porto de Santos estabeleceu recordes históricos, ao fechar o ano com um total de 72 milhões de toneladas movimentadas, 6,35% acima do verificado em 2004 (68 milhões). As estatísticas da Companhia Docas do Estado de São Paulo (CODESP) também dão destaque às exportações, que em 2005 chegaram a 50 milhões de toneladas, 10,02% acima do mesmo período de Segundo dados do Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (IPEA, 2004), vinculado ao Ministério do Planejamento, as expectativas de crescimento também são grandes quanto à navegação de cabotagem (entre terminais nacionais), principalmente em função da redução da inflação, competitividade, queda na taxa de câmbio e falta de recursos adequados para recuperação das estradas. Estes números acompanham os recordes estabelecidos pela balança comercial brasileira neste período. Os dados do Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior (MDIC) divulgados em 2005, demonstram que o Porto de Santos teve uma participação de 26,5% na balança comercial do país (exportações importações), correspondente à 50,9 bilhões de dólares em Entre as cargas que mais cresceram dentre as exportações do Porto de Santos em 2005, destacam-se o álcool (49,48%), o óleo diesel e gasóleo (23,16%), e a gasolina (20,70%). Diante deste contexto, torna-se fundamental promover o desenvolvimento sustentável em terminais marítimos brasileiros, compatibilizando o desenvolvimento econômico e ações produtivas com proteção do meio ambiente e segurança das pessoas e instalações, por meio de ações preventivas que evitem a atuação apenas em casos de emergência e risco iminente. Visando atender a esta demanda, este trabalho técnico tem por objetivo propor uma metodologia para avaliação dos riscos das operações envolvendo manuseio e estocagem de produtos inflamáveis e/ou tóxicos em instalações portuárias, que serão comparados com critérios de aceitabilidade definidos por agências governamentais especializadas, e reduzidos, através da adequação à sistemas e sistemáticas seguras para condições operacionais e transientes em terminais marítimos. A metodologia proposta neste artigo envolve a aplicação conjunta de técnicas qualitativas e quantitativas de análise de riscos, adaptadas para identificação dos cenários de acidentes passíveis de ocorrer em instalações portuárias, durante o recebimento e

3 estocagem de isotanques de produtos químicos, e para o cálculo das conseqüências dos cenários identificados, envolvendo os alcances dos efeitos físicos e danos associados aos mesmos, além da avaliação quantitativa dos riscos sociais e individuais que estas operações representam para trabalhadores e população vizinha. Deste modo, o objeto de estudo aqui apresentado visa dispor de sistemas e sistemáticas seguras para as condições operacionais e transientes de operação e manutenção de um terminal de produtos químicos, através de metodologias de identificação de cenários de acidentes e avaliação dos riscos associados aos mesmos, incluindo a proposição de medidas e soluções de minimização destes riscos. Finalmente, é importante ressaltar em estudos desta natureza, a necessidade de definir mecanismos de gerenciamento das recomendações e exigências propostas, através da criação de políticas para acompanhamento quanto ao cumprimento das mesmas, que deverão ser periodicamente submetidas a auditorias. 2. METODOLOGIA 2.1. Identificação de Cenários de Acidentes A avaliação dos riscos deverá ter início com a identificação e classificação dos possíveis cenários de acidente capazes de gerar danos aos funcionários dos terminais, às comunidades externas e ao meio ambiente, através da aplicação da técnica de Análise Preliminar de Perigos (APP). A Análise Preliminar de Perigos (APP) permite avaliar as operações realizadas em um terminal marítimo, visando identificar o maior número possível de cenários de acidente que representem um risco para as pessoas, meio ambiente e instalações. O ponto de partida para aplicação desta técnica é a análise prematura dos principais perigos existentes nestas instalações, que estão diretamente relacionados com os produtos manuseados e com as operações executadas. Os cenários identificados são então classificados, segundo critérios pré-estabelecidos de probabilidade de ocorrência e severidade dos seus efeitos, que combinados, representam uma estimativa do risco associado ao mesmos. Para evitar ou minimizar a ocorrência destes cenários, medidas mitigadoras de risco serão propostas, contribuindo para aumentar a segurança na movimentação e estocagem dos produtos. A aplicação desta técnica requer uma visita prévia às instalações do terminal, para coleta de dados sobre a região (demográficos e climatológicos), instalações (layout e descrição dos sistemas de proteção e segurança), e operações envolvendo os produtos avaliados. Em seguida, deverão ser programadas reuniões para aplicação da metodologia, contando com a participação de uma equipe multidiciplinar composta de representantes da segurança das instalações, técnicos de operação, e pessoal responsável pela inspeção e manutenção dos equipamentos e sistemas existentes. Neste artigo, a ênfase da análise está direcionada para os acidentes com origem na área interna dos terminais, que apresentem potencial para causar danos significativos aos recursos vulneráveis (público externo, funcionários dos terminais e empresas vizinhas, estruturas e meio ambiente). Neste contexto, as operações previstas, que definirão os

4 módulos a serem analisados, envolvem o descarregamento ou carregamento de isotanques nos navios, a transferência dos mesmos até a área definida para estocagem (movimentação interna) e a estocagem propriamente dita. Dentre os principais perigos a serem analisados em cada um destes módulos, destaca-se a possibilidade de ocorrência de pequenas ou grandes liberações de produtos inflamáveis e/ou tóxicos para o meio ambiente, com possibilidade de ocorrências de efeitos indesejáveis, a exemplo de incêndios, explosões, formação de nuvens tóxicas e asfixiantes, e contaminação ambiental. A identificação das principias causas associadas a cada uma destas situações também fazem parte deste estudo, e estão relacionadas com vazamentos ou rupturas dos isotanques em função de falha intrínseca, tombamento, falha no equipamento de içamento, etc. Para o caso de empilhamento de isotanques, a análise preliminar de perigos também identifica, em alguns casos, a possibilidade de desdobramento dos efeitos de incêndio, atingindo outros isotanques empilhados, e contribuindo para o aumento do inventário de produto liberado, com conseqüências mais graves. A Tabela 1 a seguir, apresenta um resumo de APP desenvolvida para a operação de carregamento ou descarregamento de um dos principais produtos inflamáveis movimentados em isotanques nos portos brasileiros, o gás liquefeito de petróleo, ou GLP. A análise semelhante deve ser aplicada para as outras operações, a exemplo da estocagem e da movimentação interna dos isotanques no terminal. Tabela 1. Matriz Causa - Efeito dos Cenários de Acidente envolvendo Movimentação de GLP em Terminais Perigos Causas Efeitos Pequena Liberação de Líquido e Gás Inflamável (GLP a T = 27 C e P = 10 bar) Grande Liberação de Líquido e Gás Inflamável (GLP a T = 27 C e P = 10 bar) Vazamento no isotanque devido a: - Falha intrínseca (região de solda ou conexões) - Falha mecânica (impacto durante movimentação) - Falha mecânica do portainer (desgaste / fadiga de travas / sensor) causando impactodo isotanque durante a colocação no caminhão - Deslocamento indevido do caminhão durante manobra de descarregamento do isotanque - Falha no guindaste de bordo - Impacto de outro veículo com o isotanque durante o descarregamento Ruptura do container devido a queda durante içamento e movimentação: - Falha no portainer (ruptura de cabo, falha no sistema de Efeitos para a Segurança: - Incêndio em nuvem de GLP - Explosão em nuvem de GLP Efeitos para o Meio Ambiente: - Contaminação do ar (geração de fumaça / gases de combustão) Efeitos para a Segurança: - Incêndio em nuvem de GLP - Explosão em nuvem de GLP Efeitos para o Meio

5 travamento) - Falha no troler (carrinho) - Falha humana durante a manobra Ambiente: - Contaminação do ar (geração de fumaça / gases de combustão) - Contaminação ambiental do mar com resíduos originados do combate à emergências - Possibilidade de queda do container no mar A Análise Preliminar de Perigos identifica também as consequências associadas a cada um dos cenários identificados. Com relação aos possíveis efeitos de liberações envolvendo produtos inflamáveis em terminais, destacam-se a possibilidade de incêndio em poça com geração de gases de combustão, incêndio em nuvem (flash fire), ou explosão em nuvem de gás, podendo gerar queimaduras nas pessoas expostas por contato direto com a chama, intoxicação ou desconforto devido a inalação da fumaça, e possibilidade de desdobramento do incêndio atingindo outros isotanques estocados nas proximidades, com possibilidade de ocorrência de BLEVE (Boiling Liquid Expandind of Vapor Explosion) seguido de bola de fogo. Com relação aos impactos para o meio ambiente, as principais conseqüências envolvem a contaminação do ar por geração de fumaça, a contaminação ambiental do solo ou mar com produtos ou resíduos provenientes do combate a emergências, e possibilidade de queda do container no mar Estatísticas dos Cenários de Acidentes A etapa seguinte consiste na classificação dos cenários de acidente identificados de acordo com categorias pré-estabelecidas de frequência de ocorrência e magnitude dos efeitos. Um exemplo de categorias de severidade e frequência que poderão ser aplicadas em estudos desta natureza estão apresentadas no Termo de Referência adotado pelo CRA, Centro de Recursos Ambientais do Estado da Bahia, que apresenta 5 categorias de freqüência (Freqüente, Provável, Ocasional, Remota e Improvável) e 4 categorias de severidade (Baixa, Moderada, Crítica e Catastrófica), que combinadas fornecem uma indicação qualitativa do nível de risco de cada cenário identificado na análise. Combinando-se as categorias de freqüência com as categorias de severidade, obtém-se uma matriz de riscos, a qual fornece uma indicação qualitativa do nível de risco de cada cenário, conforme apresentado na Tabela 2. Os cenários contidos na área não hachurada da tabela constituem a categoria de risco "aceito", enquanto que os cenários situados nas áreas hachuradas pertencem a categorias de risco, para as quais deverão ser realizadas análises de riscos complementares, e na maioria dos casos a proposição de medidas mitigadoras dos riscos. Este critério vem sendo aplicado nos estudos de Análise de Riscos desenvolvidos para as empresas que fazem parte do Complexo Industrial de Camaçari, na Bahia, pioneiras no desenvolvimento de estudos desta natureza no Brasil.

6 Tabela 2. Estatística dos Cenários de Acidente Identificados Segundo Critério do CRA Matriz de Frequência Aceitabilidade FR PR OC RE IMP Severidade BA Risco Aceito MO CR Risco Não Aceito Risco Intermediário CA 2.3. Recomendações Geradas na Análise Para os cenários classificados nas regiões da matriz de riscos onde é necessário a proposição de recomendações para redução dos riscos, com objetivo de reduzir a probabilidade de ocorrência destes cenários, assim como minimizar os efeitos correspondentes aos mesmos. Alguns exemplos de medidas mitigadoras implementadas em terminais marítimos em atendimento a função de estudos de avaliação de riscos em terminais são: disponibilização de carreta de contenção de emergências nos terminais e equipamentos de proteção individual (EPI) específicos para combate a emergências envolvendo os produtos movimentados; realização de treinamento para operadores do terminal com relação aos riscos envolvendo estes produtos; adoção de procedimento mais restritivo para descarregamento e carregamento de containers de produtos inflamáveis e tóxicos conforme plano de carga do terminal; definição de procedimento para destinação de resíduos gerados pelo combate à emergências no terminal; instalação de dispositivos de bloqueio do fluxo das canaletas para estuário em caso de emergências; definição de plano de resgate de containers em caso de queda no mar; definição de distanciamento mínimo entre containers armazenados de acordo com as características do produto; definição de estratégias para resgate de pessoas nos navios atracados em caso de emergências na área decarregamento e descarregamento do terminal; avaliação periódica do sistema de combate a emergências; instalação de pontos de hidrantes mais próximos aos possíveis trajetos do caminhão até áreas de estocagem dos isotanques; manutenção preventiva do sistema de contenção (canaletas, caixa coletora e válvulas) de forma a evitar infiltrações; avaliação da altura máxima de empilhamento de containers de produtos inflamáveis, entre outras Análise de Vulnerabilidade Os efeitos físicos dos cenários de liberação de produtos inflamáveis para atmosfera em terminais marítimos podem ser avaliados através da utilização de modelos matemáticos para cálculo de dispersão de nuvens de gases, níveis de radiação térmica e níveis de sobrepressão. Esta técnica denomina-se Análise de Vulnerabilidade, e fornece

7 as distâncias alcançadas pelos efeitos físicos dos cenários de acidente identificados, possibilitando o mapeamento das áreas vulneráveis correspondentes aos efeitos destes acidentes sobre o layout dos terminais e região circunvizinha. A Análise de Vulnerabilidade irá contemplar as diferentes operações realizadas no terminal. Esta análise tem como objetivo determinar o nível de dano gerado nos recursos localizados na área de influência dos acidentes e estimar a perda a partir da probabilidade de dano associada aos diversos níveis de fluxo térmico e tempo de exposição (em caso de incêndios), sobrepressões e impulsos (em caso de explosões) e doses tóxicas (para nuvens tóxicas). No caso da movimentação de produtos inflamáveis em terminais, a exemplo do GLP, deverão ser simulados basicamente quatro cenários de acidentes, representativos dos vários cenários identificados na Análise Preliminar de Perigos, de forma a contemplar os efeitos térmicos decorrentes de incêndio em poça e incêndio em nuvem de GLP, e os efeitos de sobrepressão devido a explosão em nuvem de gás. Na área de estocagem, principalmente para a condição de estocagem de isotanques empilhados, a análise deverá contemplar também a possibilidade de que um possível incêndio decorrido de vazamento em um dos isotanques venha a atingir algum outro, o que implicaria na possibilidade de perda de resistência do material sujeito ao calor excessivo e alta pressão, com consequente fragilização e ruptura repentina do mesmo, ocasionando o fenômeno de BLEVE (Boiling Liquid Expanding of Vapor Explosion), seguido de bola de fogo. Os resultados da simulação dos principais cenários envolvendo a movimentação de isotanques de GLP em terminais marítimos estão apresentados na Tabela 3 a seguir, para alguns níveis de fluxo térmico e sobrepressão cujos efeitos são conhecidos. Tabela 3. Resultados Obtidos para o Cálculo dos Efeitos de Liberações de GLP Cenário Descarregamento e Estocagem de GLP Incêndio em Bleve (m) Nuvem (m) Explosão (m) 0,14 bar 3 kw/m² ADM1/2 Área Residencial 652,00 515,65 207,80 379, Mapeamento das Áreas Vulneráveis Para os cenários resultantes de ruptura do isotanque de GLP, foram mapeadas as áreas vulneráveis aos efeitos físicos. Estes alcances são medidos em relação ao ponto de origem do cenário, ou seja, o local no terminal ou no trajeto até a área de estocagem onde aconteceu o acidente. As Figuras 1 e 2 apresentam as áreas vulneráveis aos efeitos destes acidentes no terminal analisado, considerando a possibilidade de ocorrência do evento na área de carregamento e descarregamento ou na área de estocagem de isotanques.

8 Legenda: 3kW/m² 1% de fatalidade 50% de fatalidade 99% de fatalidade 0,14 bar Prédio Administrativo Estocagem Movimentação Figura 1. Área vulnerável aos efeitos de radiação térmica e sobrepressão na área de descarregamento Legenda: 3kW/m² 1% de fatalidade 50% de fatalidade 99% de fatalidade 0,14 bar Bleve Prédio Administrativo Estocagem Movimentação Figura 2. Área vulnerável aos efeitos de radiação térmica e sobrepressão na área de estocagem

9 2.6. Resultados da Análise Quantitativa de Riscos Os resultados da Avaliação Quantitativa de Riscos permitem a comparação dos riscos entre possíveis áreas de estocagem e condições de empilhamento em terminais. Comparando-se os resultados de risco social apresentados para cada situação analisada, é possível identificar em que situações os valores de risco são mais altos, que em alguns casos estão relacionadas com a estocagem dos isotanques nas áreas mais próximas às áreas urbanas, onde a densidade populacional é maior. O objetivo fundamental de uma Análise Quantitativa de Riscos (AQR) é o de servir como um dos elementos em um processo de tomada de decisão. Esta análise possibilita medir quantitativamente os riscos de uma instalação, abrangendo desde os incidentes freqüentes de pequenas conseqüências até os eventos raros de maiores conseqüências. Os resultados fornecidos por esta análise contribuem significativamente para reduzir o grau de subjetividade das decisões relacionadas com a segurança de uma instalação, servindo como elemento facilitador do processo de tomada de decisão, tanto para o pessoal da indústria como para os órgãos reguladores. A AQR serve tanto como ferramenta para avaliar os riscos existentes em uma instalação, bem como para ajudar na decisão de escolha entre diferentes alternativas para redução dos riscos. Os cenários de acidente que mais contribuem para o risco total podem ser identificados, sendo então propostas medidas alternativas para redução de riscos dos principais contribuintes.uma das formas de representação destes resultados consiste na curva FxN (Freqüência x Fatalidades). Para este cálculo é necessário definir a população submetida aos efeitos dos cenários acidentais. O risco é então representado nesta curva, e comparado com critérios estabelecidos de aceitabilidade de riscos. Outra forma de representação dos riscos, as curvas de risco individual, correspondem à freqüência esperada de que um indivíduo situado numa determinada posição, nas imediações de local do acidente, venha a sofrer um certo nível de dano em decorrência de acidentes na instalação, refletindo uma preocupação com os indivíduos mais expostos. Neste artigo foram considerados os cenários de acidentes provenientes das operações de carregamento, descarregamento, movimentação interna e estocagem de GLP, considerando a informação da área disponível para a estocagem dos isotanques. As curvas FxN e de risco individual, neste artigo, conforme as Figura 3 e 4, respectivamente, foram comparadas aos critério de aceitabilidade adotado pelo CRA BA.

10 Figura 3. Curva fxn para o terminal analisado, considerando o recebimento do isotanque e a estocagem

11 Figura 4. Curvas de iso-risco para o terminal analisado, considerando o recebimento e estocagem do isotanque 3. CONCLUSÕES Os resultados da avaliação dos riscos para diferentes condições de recebimento e estocagem dos isotanques permitem identificar as situações onde os valores de risco individual e social são mais altos, e definir quais são as melhores áreas para estocagem de isotanques no terminal, em função da densidade populacional, do fluxo de pessoas e das condições de estocagem, principalmente em caso de necessidade de empilhamento, e com isso minimizar os riscos destas instalações. É importante ressaltar também a necessidade de definir mecanismos de gerenciamento das recomendações e exigências propostas no estudo, através da criação de protocolo ou checklist para acompanhamento quanto ao cumprimento das mesmas, que deverá ser periodicamente submetido a auditorias. Entre os aspectos relevantes identificados neste estudo, um deles refere-se à necessidade de implementar ajustes necessários para adequar os terminais aos requisitos mínimos estabelecidos pelos padrões de segurança adotados internacionamente, além dos requisitos legais definidos pela legislação brasileira, de forma a minimizar possíveis deficiências identificadas, principalmente quanto aos recursos necessários para combate à

12 emergências, infra-estrutura, e treinamento de pessoal com relação aos riscos e características de cada produto movimentado. No aspecto ambiental, é importante propor recomendações relacionadas com a disposição da água contaminada proveniente dos tanques dos navios, eventuais drenagens de mangotes de transferência de produtos químicos entre navios e tancagem, serviços em tubulações e equipamentos, origem e disposição de resíduos sólidos e líquidos, com ênfase na minimização destes rejeitos, emissões atmosféricas, além da disposição de efluentes líquidos e águas pluviais. 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. LEES, P., FRANK, I. E. Loss Prevention in the Process Industries. Butterworth Heinemann, CROWL, A., DANIEL, I. E. Understanding Explosions. AIChE, AICHE (1989), Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Analysis, New York, Institute of Chemical Engineers. 4. AICHE (1992a), Guidelines for Hazard Evaluation Procedures, New York, Institute of Chemical Engineers. 5. AICHE (1992b), Guidelines for Investigating Chemical Process Incidents, New York, Institute of Chemical Engineers. 6. AICHE (1994), Guidelines for Evaluating the Caractheristics of Vapor Cloud Explosions, Flash Fires and BLEVEs, New York, Institute of Chemical Engineers.