5.2 TÉCNICAS DE ANÁLISE DE RISCOS
5.2.3 Análise de Operabilidade de Perigos (HAZOP)
A palavra Hazop é derivada de Hazard (Perigo) + Operability (Operabilidade) e é uma técnica de identificação e análise de risco que consiste em detectar desvio de variáveis dentro de processos. O objeto da Hazop são os sistemas e seu foco os desvios de variáveis de processos.
O Estudo de Operabilidade e Riscos (HazOp – “Hazard and Operability Study”) foi desenvolvida para identificar os perigos e problemas operacionais em instalações de processos industriais, os quais, apesar de aparentemente não apresentarem riscos imediatos, podem comprometer a produtividade e a segurança da instalação. Foi desenvolvido originalmente para análise qualitativa de perigos e problemas operacionais, principalmente na utilização de novas tecnologias, onde o conhecimento sobre a operacionalidade das mesmas é escasso ou inexistente, sendo também utilizado nos vários estágios da vida útil de instalações industriais (ALBERTON, 1996).
É uma técnica estruturada que foi desenvolvida para identificar perigos em uma instalação industrial, mas que procura, principalmente, identificar problemas referentes aos procedimentos operacionais que possam levar a danos materiais ou humanos. Desta forma, o HazOp não é uma determinação de falhas por excelência, mas uma avaliação não quantificada dos perigos e dos problemas operacionais presentes em um processo industrial.
Em situações normais as diferentes variáveis que controlam o sistema (vazão, pressão, temperatura, viscosidade, composição, componentes) possuem esperados para o funcionamento adequado do sistema. No entanto, em situações indesejáveis e/ou perigosas os valores dessas variáveis, em diferentes pontos (denominados nós) do sistema, se alteram, durante a operação do mesmo. A diferença observada entre os valores alterados e os valores normais é chamada de Desvio, assim como vimos no tópico 4.1.5 Medidas de Dispersão.
A técnica HAZOP é um procedimento indutivo qualitativo, no qual uma equipe de profissionais realiza um brainstorming sobre o projeto da planta em busca de perigos, seguindo uma estrutura preestabelecida com base em uma lista de palavras-guia. Esta técnica de identificação de perigos consiste, fundamentalmente, em uma busca estruturada das causas de possíveis desvios em variáveis de processo. É possível, então, identificar sistematicamente os caminhos pelos quais os equipamentos envolvidos no processo industrial podem falhar ou serem operados de forma inadequada, levando a situações indesejáveis de operação.
Uma das grandes vantagens do brainstorming é que ele estimula a criatividade e gera idéias, através da interação de integrantes de grupos de diferentes áreas e diferentes níveis de conhecimento, sobre todos os modos pelos qual um evento indesejável possa ocorrer ou um problema operacional possa surgir.
No entanto, para minimizar a possibilidade de que algo seja omitido, a reflexão é executada de maneira sistemática: cada circuito é analisado, linha por linha, para cada tipo de desvio passível de ocorrer nos parâmetros de funcionamento do processo.
Em termos gerais, pode-se dizer que o HAZOP é bastante semelhante a AMFE, contudo, a análise realizada pelo primeiro método é feita através de palavras-chaves que guiam o raciocínio dos grupos de estudo multidisciplinares, fixando a atenção nos perigos mais significativos para o sistema. As palavras-chaves ou palavras-guias são aplicadas às variáveis identificadas no processo (pressão, temperatura, fluxo, composição, nível, etc.) gerando os desvios, que nada mais são do que os perigos a serem examinados.
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A lista de palavras-guia deve ser tal que promova um amplo e irrestrito raciocínio lógico visando detectar virtualmente todas as anormalidades concebíveis do processo. Uma lista de “palavras-guia” juntamente com os tipos de desvios considerados, são mostrados no Quadro 2.
Palavras-Guia Desvios Considerados NÃO, NENHUM Negação do propósito do projeto (Ex: nenhum fluxo)
MENOS Decréscimo quantitativo. (Ex: menos temperatura) MAIS, MAIOR Acréscimo quantitativo. (ex.: mais pressão) MUDANÇAS NA
COMPOSIÇÃO
Alguns componentes em maior ou menor proporção, ou ainda, um componente faltando.
TAMBÉM, BEM COMO Acréscimo qualitativo. (ex.: também)
EM PARTE Decréscimo qualitativo. (ex.: parte de concentração) COMPONENTES
A MAIS
Componentes a mais em relação aos que deveriam existir. (Ex.: fase extra presente, impurezas, etc.)
OUTRA CONDIÇÃO OPERACIONAL
Partida, parada, funcionamento em carga reduzida, modo alternativo de operação, manutenção, mudança de catalizador,etc.
REVERSO Oposição lógica do propósito do projeto. (ex.: fluxo) OUTRO QUE, SENÃO Substituição completa. (ex.: outro que ar)
Quadro 2 – Tipos de Desvios Associados com as “Palavras –Guias”
É comum que a união da palavra-guia com a variável produza significados diferentes, daí a necessidade de possuir na equipe profissionais com experiência no funcionamento do sistema.
Identificadas as palavras-guias e os desvios respectivos, pode-se partir para a elaboração das alternativas cabíveis para que o problema não ocorra ou seja mínimo. Convém, no entanto, analisar as alternativas quanto a seu custo e operacionalidade.
De acordo com KLETZ (1984?), no HAZOP "a operabilidade é tão importante quanto a identificação de perigos".Geralmente neste tipo de estudo são detectados mais problemas operacionais do que identificados perigos. Este não é um ponto negativo, muito pelo contrário, aumenta sua importância, pois a diminuição dos riscos está muito ligada à eliminação de problemas operacionais. A eliminação dos problemas operacionais recai numa conseqüente diminuição do erro humano, decrescendo assim o nível de risco, porém, é impossível eliminar qualquer perigo que seja, sem antes ter conhecimento do mesmo, o que pode ser detectado pelo HAZOP.
5.2.3.1 Indicação da Técnica HAZOP
O método HAZOP é principalmente indicado quando da implantação de novos processos na fase de projeto ou na modificação de processos já existentes. O ideal na realização do HAZOP é que o estudo seja desenvolvido antes mesmo da fase de detalhamento e construção do projeto, evitando com isso que modificações tenham que ser feitas, quer no detalhamento ou ainda nas instalações, quando o resultado do HAZOP for conhecido.
Vale ressaltar que o HAZOP é conveniente para projetos e modificações tanto grandes quanto pequenas. Às vezes, muitos acidentes ocorrem porque se subestima os efeitos secundários de pequenos detalhes ou modificações, que à primeira vista parecem insignificantes e é impossível,
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antes de se fazer uma análise completa, saber se existem efeitos secundários graves e difíceis de prever. Além disso, o caráter de trabalho em equipe que o HAZOP apresenta, onde pessoas de funções diferentes dentro da organização trabalham em conjunto, faz com que a criatividade individual seja estimulada, os esquecimentos evitados e a compreensão dos problemas das diferentes áreas e interfaces do sistema seja atingida. Uma pessoa, mesmo competente, trabalhando sozinha, freqüentemente está sujeita a erros por desconhecer os aspectos alheios a sua área de trabalho. Assim, o desenvolvimento do HAZOP alia a experiência e competência individuais às vantagens indiscutíveis do trabalho em equipe.
A Hazop pode ser aplicada a processos contínuos ou descontínuos. Nos contínuos, a elaboração do fluxograma é requisito essencial; para os descontínuos, o principal requisito é o procedimento escrito.
5.2.3.2 Principais Vantagens e Desvantagens da Técnica HAZOP
O HAZOP é ideal para ser empregada na fase final de elaboração do projeto de processo, embora também seja aplicada na etapa de operação.
As principais vantagens da análise por HAZOP estão relacionadas com a sistematicidade, flexibilidade e abrangência para identificação de perigos e problemas operacionais. Além disso, as reuniões de HAZOP promovem a troca de idéias entre os membros da equipe uniformizando o grau de conhecimento e gerando informações úteis para análises subseqüentes, principalmente, para Avaliações Quantitativas de Riscos (AQR).
Além disso, o HAZOP serve para os membros da equipe adquirirem um maior entendimento do funcionamento da unidade em condições normais e, principalmente, quando da ocorrência de desvios, funcionando a análise de forma análoga a um "simulador" de processo.
Desvantagem: Avalia apenas as falhas de processo (T, P, Q, pH,...) para determinar as potenciais
anormalidades de engenharia. Requer uma equipe multidisciplinar com larga experiência para implementação da técnica. Especialistas em projeto, processo, operação do processo, instrumentação, química, segurança e manutenção.
5.2.3.3 Procedimento para aplicação da Técnica HAZOP em processo descontínuo
O procedimento para execução do HAZOP em processo descontínuo pode ser sintetizado nos seguintes passos:
a) Selecionar um passo da operação descontínua: A operação descontínua geralmente é escrita na
forma de procedimento, o que é essencial para a eficácia do Hazop. As sentenças devem ser iniciadas com verbos no infinito ou imperativo, curtas, objetivas, restrita à ação pretendida.
b)Aplicar ao passo selecionado as palavras-guias: para a variável selecionar testam-se as palavras-
guias para detectar desvios, verificar se os desvios são perigosos ou indesejáveis.
c) Verificar se há meios do operador identificar durante a operação a ocorrência do desvio. d)Estabelecer medidas de controle de risco e de Emergência.
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EXEMPLO:
Na manhã de 10 SET 1976, ocorreu uma explosão numa indústria de triclorofenol, em Sevesco, Itália. Uma decomposição exotérmica provocou, a ruptura do reator e a emissão de gás tóxico para a atmosfera. A elevada temperatura do reator favorecera o aumento de TCDD (Tetracloro-dibenzeno- para-dioxina). OTCDD é uma das mais venenosas substâncias conhecidas e o acidente foi um dos mais graves ocorridos em todo o mundo.
Analisando dois passos do procedimento utilizado no sistema de reação, a tabela a seguir apresenta as falhas que levaram ao acidente com a indicação de como a aplicação do Hazop poderia ter identificado os perigos.
INSTRUÇÃO HAZOP FALHA
Destilar 50% do solvente residual após término da batelada.
Palavras-guia: menos
Desvio: Destilar menos solvente
O operador destilou apenas 15%
Adicionar 3.000 litros de água para resfriar a mistura de reação até 50-60oC.
Palavras-guia: nenhum
Desvio: Destilar não adicionar nenhuma água
O operador não adicionou nenhuma água.
Observe que a aplicação da Hazop identifica os desvios possíveis, mas as conseqüências só podem ser previstas por profissionais que conhecem o processo, as reações químicas e tenha experiência, daí a necessidade de uma equipe multidisciplinar.
5.2.3.4 Pessoal Necessário e suas Atribuições
A realização de um HAZOP exige necessariamente, uma equipe multidisciplinar de especialistas, com conhecimentos e experiências na sua área de atuação, para avaliar as causas e os efeitos de possíveis desvios operacionais, de forma que o grupo chegue a um consenso e proponha soluções para o problema. A interação de pessoas, com diferentes experiências estimula a criatividade e gera novas idéias, devendo todos os participantes defender livremente os seus pontos de vistas, evitando críticas que inibam a participação ativa e a criatividade dos integrantes da equipe.
A composição básica da equipe é dada a seguir, sendo acrescida de outros profissionais a depender do tipo e fase de operação do sistema. No caso de plantas industriais em fase de projeto, são acrescidos: engenheiro de automação, mecânico, civil e eletricista. Já no caso de instalações já existentes, devem ser acrescidos de profissionais com larga experiência no sistema, tais como: Chefe da unidade ou engenheiro de produção; engenheiro responsável pela operação da planta; Supervisor- chefe da unidade; Engenheiro de manutenção; Responsável pela instrumentação; e o Engenheiro de pesquisa e desenvolvimento
• Líder da equipe: esta pessoa deve ser um perito na técnica HAZOP e, preferencialmente,
independente da planta ou projeto que está sendo analisado. Sua função principal é garantir que o grupo siga os procedimentos do método HAZOP e que se preocupe em identificar riscos e problemas operacionais, mas não necessariamente resolvê-los, a menos que as soluções sejam óbvias. Esta pessoa deve ter experiência em liderar equipes e deve ter como característica principal a de prestar atenção meticulosa aos detalhes da análise.
• Chefe do projeto: este normalmente é o engenheiro responsável por manter os custos do projeto
dentro do orçamento. Ele deve ter consciência de que quanto mais cedo forem descobertos riscos ou problemas operacionais, menor será o custo para contorná-los. Caso ele não seja uma pessoa que
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possua profundos conhecimentos sobre equipamentos, alguém com estas características também deverá fazer parte do grupo.
• Engenheiro de processos: geralmente é o engenheiro que elaborou o fluxograma do processo. Deve
ser alguém com considerável conhecimento na área de processos.
• Engenheiro de automação: devido ao fato de as indústrias modernas possuírem sistemas de controle
e proteção bastante automatizados, este engenheiro é de fundamental importância na constituição da equipe.
5.2.3.5 Estimativa de Tempo e Custo Requeridos
As reuniões da equipe de HAZOP devem ser suficientemente freqüentes para se manter o ímpeto desejado. Em geral, as reuniões devem durar cerca de três horas no máximo e deve-se ter um intervalo de dois ou três dias entre reuniões subseqüentes a fim de permitir aos participantes coletar as informações necessárias, ou seja, freqüência de 2 a 3 reuniões por semana.
O tempo necessário e o custo são proporcionais ao tamanho e complexidade da unidade que estiver sendo analisada. Estima-se que sejam necessários, em média, cerca de 3 horas para cada grande equipamento da instalação, tais como, vasos, torres, tanques, compressores, permutadores, etc.
5.2.3.6 Natureza dos Resultados
Tipicamente os principais resultados fornecidos pelo HAZOP são os seguintes:
- Identificação de todos os desvios acreditáveis que possam conduzir a eventos perigosos ou a problemas operacionais.
- Uma avaliação das conseqüências (efeitos) destes desvios sobre o processo.
O exame dos meios disponíveis para se detectar e corrigir ou mitigar os efeitos de tais desvios. Podem ser recomendadas mudanças no projeto, estabelecimentos ou mudança nos procedimentos de operação, teste e manutenção.
Portanto, os resultados obtidos são puramente qualitativos, não fornecendo estimativas numéricas nem qualquer tipo de classificação em categorias.
5.2.3.7 Procedimento para aplicação da Técnica HAZOP em processo contínuo
O procedimento para execução do HAZOP em processo contínuo pode ser sintetizado nos seguintes passos:
a) Divisão da unidade/sistema em subsistemas: Esquematização do sistema a fim de facilitar a
realização do HAZOP.
b)Selecionar uma linha de processos: Uma linha é qualquer ligação entre dois equipamentos
principais (capaz de modificações profundas no processo), podendo existir elementos intermediários (bombas, válvulas,etc.). A divisão em muitas linhas torna o trabalho cansativo, em poucas, prejudica a identificação de riscos.
c) Imaginar a linha operando em condições normais de projeto: serve como ponto de partida, pois
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d)Selecionar uma variável de processo e aplicar as palavras-guias: para a variável selecionar
testam-se as palavras-guias e observa-se se os efeitos são perigosos ou indesejáveis.
e) Determinar as causas dos desvios perigosos ou indesejáveis. f) Avaliar qualitativamente as conseqüências dos desvios perigosos.
g)Verificar se há meios do operador identificar durante a operação a ocorrência do desvio.
h)Estabelecer medidas de controle de risco e de Emergência: As medidas de controle de risco têm
por finalidade evitar o evento perigoso. Já as de emergência visam reduzir as conseqüências do evento, caso ele venha a acontecer.
i) Selecionar outra variável do processo selecionado e processo e repetir os passos de “d” à “h”. j) Analisadas todas as variáveis para a linha de processo selecionada, escolher outra linha de processo e repetir os passos de “b” à “i”.
k) Após a análise das linhas, seleciona-se cada equipamento e aplica-se as palavras-guia, repetindo- se os passos de “d” à “i”.
A correta utilização das palavras de orientação e a determinação de todos os pontos críticos são a garantia que o sistema foi totalmente avaliado resultando na identificação dos perigos do processo no sistema em função dos parâmetros de processo: temperatura, vazão, concentração, etc.
O processo de execução de um estudo de HAZOP é estruturado e sistemático. Portanto, se faz necessário o entendimento de alguns termos específicos que são utilizados no desenvolvimento de uma Análise de Riscos desta natureza:
Nós-de-estudo (Study Nodes): são os pontos do processo, localizados através dos fluxogramas da
planta, que serão analisados nos casos em que ocorram desvios.
Intenção de operação: a intenção de operação define os parâmetros de funcionamento normal da
planta, na ausência de desvios, nos nós-de-estudo.
Desvios: os desvios são afastamentos das intenções de operação, que são evidenciados pela
aplicação sistemática das palavras-guia aos nós-de-estudo (p. ex., mais pressão), ou seja, são distúrbios provocados no equilíbrio do sistema.
Causas: são os motivos pelos quais os desvios ocorrem. A partir do momento em que um desvio
tenha demonstrado possuir uma causa aceitável, ele pode ser tratado como uma ocorrência significativa e analisado adequadamente. As causas dos desvios podem advir de falhas do sistema, erro humano, um estado de operação do processo não previsto (p. ex., mudança de composição de um gás), distúrbios externos (p. ex., perda de potência devido à queda de energia elétrica), etc.
Conseqüências: as conseqüências são os resultados decorrentes de um desvio da intenção de
operação em um determinado nó-de-estudo (p. ex., liberação de material tóxico para o ambiente de trabalho).
Parâmetros de processo: são os fatores ou componentes da intenção de operação, ou seja, são as
variáveis físicas do processo (p. ex., vazão, pressão, temperatura) e os procedimentos operacionais (p. ex., operação, transferência).
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Palavras-guia ou Palavras-chave (Guide Words): são palavras simples utilizadas para qualificar
os desvios da intenção de operação e para guiar e estimular o grupo de estudo ao brainstorming. As palavras-guia são aplicadas aos parâmetros de processo que permanecem dentro dos padrões estabelecidos pela intenção de operação. Aplicando as palavras-guia aos parâmetros de processo, em cada nó-deestudo da planta em análise, procura-se descobrir os desvios passíveis de ocorrência na intenção de operação do sistema. Assim, as palavras-guia são utilizadas para levantar questões como, por exemplo: "O que ocorreria se houvesse mais... ?" ou "O que aconteceria se ocorresse fluxo reverso?".
Dicas: Sempre marque um nó de estudo na entrada de um grande equipamento e na saída de um equipamento que acumule produtos (ex.: vasos, tanques,...) e antes e depois de linhas que cruzam. Fazer sempre perguntas no nó de estudo, começar sempre a buscar as falhas no início do sistema.
Figura 10 - Modelo de Ficha de Avaliação HAZOP
EXEMPLO:
Com base na Figura ao lado, que representa o processo de produção de DAP, elabore uma Planilha Hazop para o Nodo de Estudo 1, como a variável vazão.
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Palavra-guia Desvio Conseqüência Causas Providências sugeridas Nenhum Nenhuma vazão Excesso de amônia no
reator. Liberação para área de trabalho. 1) Válvula A fechada 2) Estoque de ácido acaba 3) Entupimento ou ruptura da tubulação Fechamento automático B na falta de vazão do ácido.
Menos Menos Vazão Excesso de amônia no reator. Liberação para área de trabalho a depender da redução da alimentação. Deve-se calcular a toxidez
1) Válvula A parcialmente fechada 2) Entupimento parcial
Fechamento automático B na redução de vazão do ácido. Ponto de operação determinado pelo cálculo de toxidez.
Mais Mais Vazão O excesso de ácido degrada o produto. Nenhum perigo para área de trabalho. Em parte Vazão Norma
de ácido de menor concentração
Excesso de amônia no reator. Liberação para área de trabalho a depender da redução da alimentação.
1) O fornecedor entrega material não especificado 2) Erro no enchimento do tanque. Verificar a concentração do ácido do tanque de alimentação após o enchimento deste.
5.3 Técnicas de Avaliação de Riscos