CRITÉRIOS PARA REALIZAÇÃO DE ESTUDOS DE ANÁLISE DE RISCOS E VULNERABILIDADE

GUIA RESUMIDO

DR. GEORGES KASKANTZIS NETO

MAUI/DEQ/ST/UFPR/STUTTGAT/SENAI

PR0LEGOMENOS

Neste texto se encontram apresentados os critérios definidos pelas autoridades da área de geren-

cia, controle e fiscalização e autorização de atividades que, supostamente podem provocar alte-

rações e danos aos constituintes dos ecossistemas. O conteúdo a ser descrito, a seguir, na sua

grande maioria foi extraído da norma N-P26 elaborada pela CETESB, SP, e do manual de orientação

de estudo de análise de riscos desenvolvido pela FEPAM – RS.

Metodologia adotada para elaboração do critério

O risco que uma instalação industrial apresenta para a população residente perto do em-

preendimento está diretamente relacionado às características a as quantidades das subs-

tâncias manipuladas no empreendimento. Quanto maior for à quantidade de produto pe-

rigoso em determinado cenário maior será o risco envolvido. Além da massa e das carac-

terísticas físico-químicas do produto perigoso presente no ambiente a distância da fonte

de perigo em relação ao receptor também deve ser considerada.

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Classificação das substâncias quanto à periculosidade

As substâncias foram classificadas em duas categorias, considerando estado físico, toxicidade e

inflamabilidade.

Gases e líquidos tóxicos:

Definiram-se quatro níveis de toxicidade com base no valor do CL50 (concentração letal

para 50% da população exposta, expressa em ppmv) via respiratória para rato ou camun-

dongo, para compostos que apresentem o valor da pressão e vapor igual ou superior a

10 mmHg, a 25°C e 1atm, conforme indica a Tabela 1, p 10, Norma P4-261 CETESB.

Para as substâncias cujos valores CL50 não são disponíveis, utilizam-se os valores de

DL50 via oral para rato ou camundongo, considerando os mesmos valores da pressão de

vapor, conforme indica a Tabela 2, p 10, da norma supracitada. Nessas tabelas, as subs-

tâncias classificadas nos níveis de toxicidade 03 e 04 são consideradas tóxicas perigosas.

Gases e líquidos inflamáveis:

Para classificar as substâncias inflamáveis foram considerados os níveis de periculosidade indica-

dos na Tabela 3, p 11, da Norma P4-261. Assim, todas as substâncias líquidas ou gasosas do nível

4 e líquidas do nível 3 foram consideradas inflamáveis. No anexo B da norma encontra-se a lista-

gem das principais substâncias dessa c

Determinações das quantidades e distâncias seguras

Para todas as substâncias inflamáveis dos níveis 4, líquidas ou gasosas, e líquidas do

nível 3, com pressão de vapor superior a 120 mmHg a 25° C, determinaram-se as distân-

cias máximas alcançadas pela onda de sobrepressão decorrentes da explosão de nuvens

de vapor.

Para substâncias inflamáveis cujos valores de pressão de vapor são menores que 120 mmHg a 25°

C, foram determinadas as distâncias máximas atingidas pela nuvem na concentração igual à me-

tade do valor do limite de inflamabilidade inferior da substância.

Para as substâncias tóxicas foi considerada a distância máxima alcançada pela nuvem tóxica com

concentração correspondente ao valor de probabilidade de morte de até 1%. Assim, foi possível

relacionar a quantidade da substância presente com a máxima distância, para a não ocorrência de

danos indesejados, definida como distância segura.

Hipóteses acidentais

Gases tóxicos e inflamáveis:

A hipótese acidental adotada para gases tóxicos e inflamáveis foi à ocorrência de vazamento ins-

tantâneo de 20% da massa existente no recipiente, considerando o histórico de acidentes dessa

natureza atendidos pela CETESB nos últimos anos.

Líquidos tóxicos ou inflamáveis:

Nesse caso, adotou-se a hipótese acidental de ocorrência de um vazamento instantâneo de todo

o inventário existente no recipiente, de modo que toda a área da bacia de contenção do tanque

fosse ocupada pela substancia derramada. O volume da bacia foi estimado de acordo com os cri-

térios indicados na Tabela 4, p12, Norma P - 4.261 da CETESB. Dessa forma, foi possível obter o

valor da área da poça formada pela substância lançada no interior da bacia, bem como, a altura

do dique de contenção.

Modelos de cálculo

Para avaliar as consequências das hipóteses acidentais citadas foram realizadas simulações por

computador, visando avaliação do comportamento de compostos tóxicos ou inflamáveis, a partir

de uma liberação. Inicialmente, a hipótese acidental foi caracterizada considerando:

− Tipo e quantidade de substância;

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− Características do cenário: pressão, temperatura, diâmetro do furo, etc.;

− Características do vazamento: área do furo, tipo de liberação, contínua instantânea;

− Condições meteorológicas: velocidade e direção do vento, temperatura e umidade;

− Concentração de referência.

A partir desses dados, realizou-se a estimativa das consequências para todos os eventos que po-

dem ocorrer na hipótese em estudo, selecionando os modelos de cálculo mais adequados. Nos

principais modelos utilizados foram considerados os seguintes cálculos:

− Taxa de vazamento do composto gasoso, líquido ou bifásico;

− Formação e evaporação de poça;

− Formação e dispersão de jatos;

− Dispersão de gases na atmosfera;

− Radiação térmica decorrente de incêndios de poças, jatos,” flash ires” e Bleve

Características meteorológicas

Para estudar o comportamento de uma nuvem de vapor, deve-se considerar a estabili-

dade atmosférica. Nesse caso, adotou-se a categoria D de Pasquill, que representa con-

dição neutra de estabilidade. Em relação à velocidade do vento, temperatura ambiente e

umidade relativa, adotaram-se, respectivamente, os valores de 2,0 m/s e 80%, a 25° C.

Valores de referência

Para substâncias inflamáveis dos níveis 4, gases e líquidos e, líquidos no nível 3 com

pressão de vapor superior a 120 mmHg a 25° C, a distância foi à relativa ao nível de

sobrepressão de 0,1 bar, decorrente da explosão de uma nuvem inflamável, cuja disper-

são ocorreu até atingir a concentração correspondente ao Limite Inferior de Inflamabili-

dade (LII) da substância.

Para as substâncias inflamáveis do nível 3 com pressão de vapor menor que 120 mmHg a 25°C

adota-se a distância ao flashfire cuja dispersão ocorre até atingir a concentração correspondente

a metade do valor do Limite Inferior de Inflamabilidade.

No caso das substâncias tóxicas liquidas e gasosas, a distância adotada foi à correspondente ao

valor de 1% de probabilidade de morte da população exposta, considerando praticamente nula,

sendo que esse valor foi obtido a partir da aplicação da equação Probit, utilizando-se um tempo

de exposição de 10 minutos. Nos anexos C e D, encontram-se os valores das distâncias seguras

para algumas substâncias, determinados com esse critério.

Etapas dos Estudos de Análise de Riscos (EAR)

O estudo de análise de risco considera seis etapas principais. As etapas são:

− Caracterização do empreendimento;

− Identificação de perigos e consolidação de hipóteses acidentais;

− Estimativa dos efeitos físicos e análise de vulnerabilidade;

− Estimativa de frequências;

− Estimativa e avaliação de riscos;

− Gerenciamento de riscos.

Caracterização do empreendimento e região

Na caracterização do empreendimento devem ser considerados:

− Localização e fisiografia da região;

− Distribuição populacional;

− Layout descritivo das instalações;

− Carta planioaltimétrica e fotos aéreas indicando a circunvizinhança ao redor;

− Características do clima e meteorologia da região;

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− Substâncias químicas identificadas através da nomenclatura oficial e número CAS, inclu-

indo quantidades, formas de movimentação, de armazenamento e manipulação, caracte-

rísticas termodinâmicas e toxicológicas;

− Descrição do processo e rotinas operacionais;

− Fluxogramas de processos e instrumentação, plantas baixas, tanques e tubulações;

− Sistemas de proteção e segurança.

Identificação de perigos

Na segunda etapa, faz-se uma identificação de perigos das instalações através das técnicas usual-

mente empregadas nos trabalhos dessa natureza, como exemplo:

− Análise Preliminar de Perigos (APP);

− Análise de Perigos e Operabilidade (HAZOP);

− Análise de Modos de Falhas e Efeitos (AMFE);

− Listas de Verificação, etc.,

Estimativa dos efeitos e análise de vulnerabilidade

A estimativa de efeitos físicos de cenários acidentais investigados deve ser realizada a partir de

resultados de Árvores de Eventos, visando à definição das diversas tipologias acidentais que even-

tualmente podem ocorrer. Todos os dados utilizados e resultados do trabalho devem ser apresen-

tados, incluindo as memórias de cálculo e listagem de computador.

Condições atmosféricas

Os dados meteorológicos utilizados devem ser da região do empreendimento, quando esses da-

dos estiverem disponíveis, devendo-se considerar no mínimo três anos dos parâmetros:

− Temperatura média e umidade relativa do ar, nos períodos diurno e noturno;

− Velocidade do vento média para o período diurno e noturno, altura da medida;

− Categoria de estabilidade compatível com a velocidade do vento, nos períodos;

− Direção dos ventos, adotando no mínimo oito direções e respectivas probabilidades de

ocorrência, indicando o sentido do vento na forma N S 15% (DE PARA);

− Temperatura do solo deverá ser considerada como sendo 5° C acima do ambiente.

Caso as informações meteorológicas reais não existam, devem-se adotar os valores para:

Período diurno:

• Temperatura ambiente: 25°C;

• Velocidade do vento: 3,0 m/s;

• Classe de estabilidade atmosférica: C;

• Umidade relativa do ar: 80%;

• Direção do vento: 12,5% (distribuição uniforme em oito direções).

Período noturno:

• Temperatura ambiente: 20°C;

• Velocidade do vento: 2,0 m/s;

• Classe de estabilidade atmosférica: E;

• Umidade relativa do ar: 80%;

• Direção do vento: 12,5% (distribuição uniforme em oito direções).

• Categorias de estabilidade atmosférica: Tabela 11, p 24, Norma P4. 261 CETESB.

Topografia

Considerar o parâmetro denominado rugosidade da superfície do solo, incluindo o efeito da pre-

sença de obstáculos, como encontrados nas áreas urbanas, rurais e industriais. Os valores usual-

mente empregados para as diferentes superfícies são:

− Superfícies marítimas: 0,06;

− Área plana com poucas árvores: 0,07;

− Área rural aberta: 0,09;

− Área pouco ocupada: 0,11;

− Área de floresta ou industrial: 0,17;

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− Área urbana: 0,33.

Parâmetros dos modelos

− Tempo de vazamento: 10 minutos;

− Área da poça: com a presença de bacia adotar a área delimitada pelo dique, sem a pre-

sença da bacia adotar a espessura para a lâmina do líquido de 3 cm;

− Massa de vapor para explosão confinada: 50% do volume útil do recipiente;

− Rendimento da explosão: no mínimo 10%, quando a massa considerada no cálculo da ex-

plosão for aquela do limite de inflamabilidade. Para as substâncias altamente reativas,

deve-se utilizar um rendimento de no mínimo 20%.

Valores de referência dos modelos

Substâncias inflamáveis:

− Dispersão: concentração do Limite Inferior de Inflamabilidade (LII);

− Flashfire: considerar que na área ocupada pela nuvem de vapor, delimitada pelo LII, o

nível de radiação térmica corresponde ao valor de probabilidade de 100% de fatalidade;

− Incêndios: jato, poça e firewall, considerar os níveis de radiação de 12,5 kW/m2 e

37,5 kW/m2, que representam, respectivamente, a probabilidade de 1 e 50% de

fatalidade para população, considerando tempos de exposição de 30 e 20s;

− Sobrepressão: CVE, UVCE, BLEVE, adotar os valores 0,1 e 0,3 bar, onde o primeiro valor

corresponde à ocorrência de danos reparáveis às estruturas, paredes, portas e telhados,

logo, perigo à vida, implicando na probabilidade de 1% de fatalidade das pessoas expos-

tas. O maior valor de sobrepressão provoca danos graves às estruturas, prédios, perigo à

vida, correspondendo à probabilidade de 50% de fatalidade da população exposta.

Substâncias tóxicas:

Para as substâncias tóxicas com valores da função Probit conhecidos, devem-se

adotar valores de concentração correspondentes às probabilidades de 1 e 50% de

fatalidade, e tempo de exposição de no mínimo 10 minutos, para liberações do

tipo contínuas. Para liberações instantâneas, caso esse tempo seja inferior a 10´,

o valor da concentração deverá ser calculado mantendo-se os valores de 1,0 e

50% para a probabilidade, para o tempo de passagem (“viagem”) da nuvem tóxica.

Distâncias de referência

Nos cenários acidentais investigados devem-se considerar as distâncias sempre a partir

do ponto ou fonte de ocorrência do evento. Para cenários de incêndios, as distâncias de

interesse correspondem aos níveis de radiação térmica de 12,5 e 37,5 kW/m2.

Para flashfire, a distância de interesse será aquela atingida pela nuvem de concentração

referente ao LII. Observa-se que a área de interesse desse caso é aquela determinada

pelo contorno da nuvem tóxica nessa concentração.

Para eventos de explosão não confinada (UVCE), a distância a ser considerada para os

níveis 0,1 e 0,3bar de sobrepressão deverá ser aquela fornecida pelo modelo de cálculo

da explosão utilizado, acrescida da distância equivalente ao ponto médio da nuvem.

Para a explosão confinada (CVE), a distância a ser considerada para os citados níveis

de sobrepressão, deverá ser aquela fornecida pelo modelo de cálculo de explosão utili-

zado, medida a partir do centro do recipiente em questão. Quando forem utilizados os

modelos multi-energia, o ponto da explosão deverá ser o centro geométrico da área par-

cialmente confinada.

Para os cenários de dispersão de nuvens tóxicas na atmosfera, a distância apresentada

deverá ser aquela correspondente à concentração utilizada como referência, conforme o

indicado no item 6.7.2, p26, Norma P4. 261 da CETESB.

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Estimativa de frequências

Nas instalações em que os efeitos físicos ultrapassam a fronteira da empresa, podendo afetar as

pessoas, os riscos do empreendimento deverão ser calculados, estimando-se as frequências de

ocorrências dos eventos acidentais considerados no estudo. Dependendo da complexidade das

instalações pode haver a necessidade de realizar-se a Análise por Árvore de Falhas (AAF), visando

à estimativa das frequências.

Estimativa e avaliação de riscos

De acordo com a norma da CETESB, os riscos de um determinado empreendimento a serem ana-

lisados devem contemplar a estimativa das possíveis vítimas fatais, bem como, os danos à saúde

da população no entorno da empresa.

Considerando que o risco está diretamente associado às frequências dos eventos acidentais e res-

pectivas consequências, pode-se estimar o seu valor utilizando os resultados quantitativos obtidos

nas etapas anteriores, visando à determinação dos valores do risco social e individual do empre-

endimento.

Risco Social

O risco social refere-se ao risco para um determinado número ou agrupamento de pessoas expos-

tas aos danos decorrentes de um ou mais cenários acidentais. O risco social deverá ser apresen-

tado pela curva F-N, que relaciona a frequência acumulada final do evento com os respectivos

efeitos, expressos em termos do número de vítimas fatais. A estimativa do risco social requer o

conhecimento de diversas informações:

− Tipo de população (residências, comércio, industriais, áreas rurais, escolas, etc.);

− Efeitos no período diurno e noturno, considerando as condições meteorológicas;

− Características das edificações e de outros locais de encontro dos indivíduos.

.

O número das vítimas fatais será estimado considerando as probabilidades médias de morte, con-

forme os critérios:

− Aplicar probabilidade de 75% para as pessoas expostas entre a fonte do vazamento e a

curva de probabilidade de fatalidade de 50%;

− Aplicar a probabilidade igual a 25% para as pessoas expostas entre as c uvas de

probabilidade de fatalidade de 50 e 1%.

O número de vítimas fatais para cada um dos eventos finais analisados poderá ser estimado com

a relação:

25,075,0 21, ×+×= EKEKKI NNN

Onde

KIN , = número de fatalidades resultante do evento I;

1EKN = número de pessoas presentes e expostas no quadrante k até a distância

delimitada pela curva correspondente a probabilidade de fatalidade de 50%;

KIN , = número de pessoas presentes e expostas no quadrante k até a distância

delimitada pela curva correspondente ao Limite Inferior de Inflamabilidade (LII)

Para o flashfire, o número de pessoas expostas corresponde a 100% do número de pessoas pre-

sentes na área da nuvem, até o limite da curva correspondente a LII. Assim, tem-se:

KIN , = KEN ,

Para cada um dos eventos considerados, deve ser estimada a frequência final de ocorrência, utili-

zando as probabilidades correspondentes para cada caso, como exemplo, a incidência do vento

no quadrante e a probabilidade de ignição da nuvem. Ilustrando como exemplo, o caso da libera-

ção de substância inflamável, a frequência de ocorrência do evento final i poderá ser calculada

pela relação:

ikii ppfF ××=

Onde,

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iF = frequência de ocorrência do evento final i;

if = frequência de ocorrência do evento i;

kp = probabilidade de o vento soprar no quadrante k;

ip = probabilidade de ignição.

O número de pessoas afetadas por todos os eventos finais deve ser determinado, visando à ob-

tenção do número de fatalidades associado com as respectivas frequências de ocorrência. Esses

dados são adequados para calcular a frequência acumulada, que será associada ao número de

fatalidades do evento, para obter-se um ponto da curva F-N. Assim, tem-se:

∑= iN FF (Para todos os efeitos decorrentes do evento final i para os quais Ni ≥N

Onde,

F N = frequência de ocorrência do somatório dos eventos finais que afetam N ou mais pessoas; F i = frequência de ocorrência do evento i;

N i = número de pessoas afetadas pelos efeitos decorrentes do evento i.

Risco Individual

O risco individual pode ser definido com o risco para uma pessoa presente na vizinhança

de um perigo, considerando a natureza do dano que pode ocorrer e o período de tempo

em que esse dano pode acontecer. A apresentação do risco individual deverá ser reali-

zada através de curvas de iso-risco, para facilitar a visualização da distribuição espacial

do risco em diferentes regiões de interesse do estudo. Para o cálculo do risco individual para um determinado local da vizinhança, pode-se assumir que

as contribuições de todos os eventos possíveis são aditivas (podem ser somadas). Assim, o risco

individual total em um ponto de interesse pode ser calculado pelo somatório de todos os riscos

individuais nesse ponto, com a relação:

∑=

=n

iiyxyx RIRI

1,,,

Onde,

yxRI , = risco individual total de fatalidade no ponto (x, y,) (mortes por ano);

iyxRI ,, = risco de fatalidade no ponto (x, y) devido ao evento i;

N = número total de eventos considerados na análise

Os dados de entrada na relação anterior são calculados com a equação:

fiiiyx pFRI ×=,,

Onde,

iyxRI ,, = risco de fatalidade no ponto (x, y) devido ao evento i;

iF = frequência de ocorrência do evento final i;

fip = probabilidade do evento i provocar fatalidades no ponto (x, y), de acordo

Com os efeitos resultantes das consequências esperadas.

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