Curso de Pós-Graduação Lato Sensu
MBA em Gestão, Auditoria e Perícia Ambiental
Gerenciamento de
Riscos Ambientais
Aula 4
Alexandre Martins Fernandes
[email protected]
Sorocaba
Fevereiro 2010
Análise de vulnerabilidade
É um estudo realizado por intermédio de modelos
matemáticos para a previsão dos impactos danosos
às pessoas, instalações e ao meio ambiente.
É baseado em limites de tolerância estabelecidos através do parâmetro
Probit para os efeitos de sobrepressão advinda de fenômenos por um
curto período de tempo.
Análise de vulnerabilidade
Parâmetro Probit
Serve para relacionar a intensidade de fenômenos (como
explosões, radiações térmicas decorrentes de incêndios e efeitos tóxicos
advindos da exposição a uma alta concentração de substâncias químicas),
com os danos que podem causar.
O PROBIT (unidade de probabilidade) é uma variável
randômica com média 5 e variância 1.
O seu valor é relacionado a uma determinada porcentagem
através de curvas ou tabelas.
Análise de vulnerabilidade
Parâmetro Probit para substâncias tóxicas
Casos de liberações contínuas
valor de referência:
• concentrações tóxicas para a probabilidade de 1% e
50% de fatalidade,
• tempo de exposição de pelo menos 10 minutos.
Análise de vulnerabilidade
Parâmetro Probit para substâncias tóxicas
Casos de liberações instantâneas
valor de referência:
• Mantêm-se as concentrações tóxicas para a
probabilidade de 1% e 50% de fatalidade,
• Tempo de exposição: tempo de passagem da nuvem, se
menor que 10 minutos.
Análise de vulnerabilidade
No contexto de um estudo de risco, o dano de maior
interesse é aquele provocado pela exposição a uma
alta concentração de produto por um curto período
de tempo. Os efeitos que uma liberação tóxica pode
apresentar são: morte, danos não letais e irritação.
Análise de vulnerabilidade
Exemplo: radiação térmica.
Pessoas e materiais expostos a um incêndio. Possíveis danos
associados ao nível de radiação:
• Se for suficientemente alto, pode ignizar (queimar) outros
materiais
• Danos podem ser calculados através da dose de radiação recebida.
• Efeitos sobre as pessoas: percentagem de mortes ou diferentes
graus de queimaduras.
Análise de vulnerabilidade
A elaboração de estudos quantitativos de análise de riscos
requer a estimativa:
• das freqüências de ocorrência de falhas de equipamentos
relacionados com as instalações ou atividades em análise.
• da probabilidade de erros do homem.
Esses dados são normalmente difíceis de serem estimados.
Análise de vulnerabilidade
Para o cálculo das freqüências de ocorrência dos
cenários acidentais podem ser utilizadas, entre
outras, as seguintes técnicas:
• Análise por Arvore de Falhas (AAF)
• Análise por Árvore de Eventos (AAE)
Análise por Árvore de Falhas
Desenvolvida pelos Laboratórios Bell Telephone
(1962), a pedido da Força Aérea Americana, para uso
no sistema do míssil balístico intercontinental
MINUTEMAN.
Excelente para o estudo dos fatores que podem
causar um efeito indesejável (falha ou risco crítico).
Análise por Árvore de Falhas
Etapas do método
1. Selecionar o evento ou falha (com a probabilidade
determinada);
2. Revisão de todos os fatores intervenientes (ambiente, dados
de projeto, etc) que podem contribuir para a ocorrência do
evento
3. Preparar a árvore, diagramando os eventos e falhas de modo
sistemático...
Análise por Árvore de Falhas
Etapas do método
3. Preparar a árvore, diagramando os eventos e falhas de modo
sistemático (em níveis)...
Interrelacionamento entre eventos e o evento “topo” (em estudo),.
Primeiro nível – podem causar o fato diretamente;
Segundo nível - ....
Análise por Árvore de Falhas
Etapas do método
4. Desenvolver expressões matemáticas para cada “entrada” da
árvore (Álgebra Booleana) – comportas lógicas que podem ser
traduzidas em ações de adição ou de multiplicação.
5. Determinar a probabilidade de cada evento
6. Calcula-se a probabilidade de ocorrência do evento
indesejado (expressão matemática simplificada = modelo)
Análise por Árvore de Falhas
Permite:
a) Determinar a sequência mais crítica ou provável de eventos,
dentre os ramos, que levam ao “topo”
b) Identificar falhas singulares ou localizadas, importantes no
processo
c) Descobrir elementos sensores cujo desenvolvimento possa
reduzir a probabilidade de ocorrência do evento.
Análise por Árvore de Falhas
Árvore de Falhas de Perdas
de Produção na Indústria
Perdas por
parada
Abordagem Qualitativa
Perdas de
Produção
Evento topo
Perdas por redução
de ritmo
Condição
limitante
Comporta OU
Evento não
desenvolvido
Evento ou falha
primária
Análise por Árvore de Falhas
Abordagem Quantitativa
Árvore de Falhas de Perdas
de Produção na Indústria
Perdas de
Produção
Evento topo
A1
Perdas por
parada
Perdas por redução
de ritmo
A2
A6
Condição
limitante
A7
X1
A3
Comporta OU
A4
Evento não
desenvolvido
A5
X7
Evento ou falha
primária
X2
X3
A8
X4
X5
X6
X8
X9
X10
X11
An = adição
Xn = entrada ou falha primária
Análise por Árvore de Falhas
As falhas e defeitos dos equipamentos e sistemas descritos
podem ser agrupados em três classes:
1.Falhas e defeitos primários
2.Falhas e defeitos secundários
3.Falhas e defeitos de comandos
Análise por Árvore de Falhas
1. Falhas e defeitos primários
Ocorrem no sistema devido ao mal funcionamento de
equipamentos que podem ocorrer no ambiente e condições
para o qual o equipamento foi projetado.
As falhas primárias são de responsabilidade específica do equipamento e
não podem ser atribuídas a outras causas ou condições externas.
Exemplo: um selo de bomba centrífuga que se rompe nas
condições normais de operação da bomba
Análise por Árvore de Falhas
2. Falhas e defeitos secundários
Ocorrem no sistema devido ao mal funcionamento de
equipamentos que podem ocorrer em ambientes para o
qual o equipamento NÃO foi projetado.
Essas falhas são atribuídas a causas ou condições externas.
Exemplo: um selo de bomba centrífuga que se rompe por
excesso de pressão devido a que a bomba ficou
funcionando com a descarga bloqueada
Análise por Árvore de Falhas
3. Falhas e defeitos de comandos
Ocorrem no sistema devido ao mal funcionamento do
equipamentos no qual o comando opera, mas em tempo
ou local errado
Exemplo: um alarme de alta temperatura que não funciona devido a uma
falha no sensor de temperatura no processo.
A falha do alarme é uma falha de comando
A falha do sensor é uma falha primária.
Análise por Árvore de Falhas
Etapas na construção de uma árvore de falhas:
1.Definição do problema
2.Construção da árvore de falhas
3.Solução da árvore de falhas
4.Determinação do conjunto mínimo
Análise por Árvore de Falhas
1. Definição do problema
•
Definir o EVENTO PRINCIPAL, objeto da análise
•
Definir as condições limites:
•
Eventos não considerados
•
Eventos considerados
•
Limites físicos do sistema
•
Nível de resolução
•
Outras suposições
Análise por Árvore de Falhas
2. Construção da árvore de falhas
Inicia-se com o EVENTO PRINCIPAL e continua, nível por nível,
até que todos os eventos relacionados com o evento
principal tenham sido desenvolvidos até suas causas básicas
(EVENTOS BÁSICOS)
Análise por Árvore de Falhas
2. Construção da árvore de falhas
Regras básicas:
a) Registrar o evento de falha
- escrever o evento dentro do símbolo correspondente; em separado
escrever como, onde e quando aconteceu.
b) Avaliação do evento de falha
-
“Essa falha pode ser causada pelo mal funcionamento do
equipamento?”
SIM = falha no estado do equipamento
NÃO = falha do sistema
Análise por Árvore de Falhas
2. Construção da árvore de falhas
Regras básicas:
c) Regra “sem milagres”
- o funcionamento normal do equipamento provoca uma sequência de
falhas, então o equipamento funciona normalmente.
d) Regra “complete toda entrada de cada vez”
-
todas as entradas necessárias para que aconteça um evento devem
ser analisadas e registradas antes de se passar para um outro
evento.
-
Completar cada nível antes de iniciar a análise do próximo nível
Análise por Árvore de Falhas
2. Construção da árvore de falhas
Regras básicas:
e) Regra “não há entrada de evento para evento”
- as entradas devem ser adequadamente definidas como
eventos de falhas e estarem ligadas sempre através de um
portão lógico.
Análise por Árvore de Falhas
3. Solução da árvore de falhas
•
Dificilmente será possível identificar diretamente na árvore de falhas
todas as combinações de falhas que levam ao acidente
•
Assim, elas podem ser resolvidas por modelos matemáticos (álgebra de
Boole) ou resolução de matrizes
•
Resultam nas séries de cortes mínimos que indicam as combinações de
falhas de equipamentos ou sistemas que podem resultar no evento
principal.
Análise por Árvore de Falhas
3. Solução da árvore de falhas
Método geral:
a) Identificar exclusivamente todas as entradas ou eventos
básicos
b) Simplificar todas as entradas nos eventos básicos
c) Retirar os eventos duplicados da árvore
d) Suprimir todas as superséries (série que contém outra
série)
Análise por Árvore de Falhas
4. Determinar o conjunto mínimo
• Pelos passos anteriores é possível chegar ao conjunto
mínimo da árvore de falhas.
• Estabelece-se uma hierarquização:
–
–
–
Erro humano
Falhas nos equipamento ativos
Falhas nos equipamento passivos
Análise por Árvore de Falhas
Árvore de Falhas de Perdas
de Produção na Indústria
Árvore Simplificada
Perdas de
Produção
Comporta OU
Evento ou falha
primária
A1
Evento topo
Análise por Árvore de Falhas
Valor numérico da probabilidade de ocorrência do evento
indesejado
=
A1
0,1001