Gerenciamento dos riscos de incêndio

Autor: Teodorio Arão Santos de Oliveira

Engenheiro de Segurança contra Incêndio e Pânico

Apesar da maturidade da tecnologia e excelente gerenciamento dos riscos, incêndios e explosões, considerados eventos raros, acontecem em uma refinaria, usina hidrelétrica ou qualquer edificação, mesmo com a existência de uma ampla experiência em projeto, construção e operação. Esses eventos quando acontecem matam operadores e causam perdas substanciais.

Dessa forma os engenheiros que projetaram uma refinaria ou uma usina hidrelétrica reconhecem e entendem os perigos de incêndios, por meio das interações do sistema e buscam preveni-los, porém é o operador da planta o responsável por operá-la de forma segura no seu dia-a-dia. Logo, é imprescindível que ele esteja consciente sobre o que pode dar errado e talvez mais importante, como pode dar errado.

Uma planta de processamento representa um sistema com muitas partes (ou seja, subsistemas ou unidades) que interagem entre si e com o meio ambiente. Para entender como os incêndios acontecem é necessário visualizar as interações entre os subsistemas.

A existência de muitos subsistemas não é problema para os engenheiros que projetaram e operam a planta, se as interações são previsíveis e óbvias, ou melhor, desejáveis. Em outras palavras, enquanto algumas interações são familiares outras não são visíveis ou não são compreendidas de imediato. Os projetistas poderão antecipar algumas interações indesejáveis outras não.

Algumas dessas interações poderão resultar em uma sequência de eventos (isto é, falhas) que poderá conduzir a um incêndio. As interações não-desejáveis poderão ser prevenidas, por exemplo, um vazamento de gás e sua subseqüente ignição poderão influenciar alguns aspectos do projeto:

1. localização das defesas ativas;
2. localização dos detectores de gás;
3. tipos de sistemas de supressão; e
4. os equipamentos para situações de emergências.

Tendo por intenção melhorar a disponibilidade dos equipamentos e a eficiência da planta, alguns sistemas automáticos de controle são necessários. Além disso, talvez não haja tempo suficiente para os operadores de campo atuar nos instantes que antecedem uma situação de emergência. Em outras palavras, a complexidade dos sistemas automatizados aumenta a probabilidade de erros humanos nesse projeto, provavelmente porque há um aumento do número de interações não-desejáveis.

As interações não planejadas, quando combinadas com outros eventos, podem resultar em incêndios e explosões. Por outro lado, se o layout é deficiente ou se os sistemas de proteção são subdimensionados o incêndio poderá atingir níveis incontroláveis.

Mesmo que um sistema de proteção contra incêndios, por exemplo, um sistema de sprinkler, esteja disponível, há muitas incertezas que poderão ser responsáveis pelo sucesso ou falha do sistema de proteção em controlar o incêndio. Pode haver alguns questionamentos como: O sistema de sprinkler tem água suficiente e está na pressão adequada? Existe água suficiente para terminar o incêndio?

Quando um engenheiro estrutural projeta uma viga, a carga a que ela estará submetida deve ser prevista. Da mesma forma as proteções contra incêndio devem estar em conformidade com o tipo de incêndio mais provável de acontecer.

Devem ser previstos a quantidade de material que irá queimar e o tempo associado, tendo-se por finalidade ajudar os técnicos a formarem uma opinião sobre as possíveis consequências e estabelecer o embasamento necessário para o planejamento de emergências. Por outro lado, o potencial para ignição e desenvolvimento de um incêndio, o qual é um risco para a missão e objetivos de uma planta de processamento, está virtualmente em todos os lugares, devido às limitações da tecnologia disponíveis na atualidade, em combinação com a percepção da organização.

Dentro desse contexto é imprescindível e urgente identificar cenários, que nos ajudem a entender a sinergia existente entre os incêndios e uma planta de processamento. O cenário de um possível incêndio começa com a seleção do(s) sistema(s) de origem.

O sistema de origem deve ser capaz de representar a planta, ou seja, se um incêndio ou explosão ocorresse, por exemplo, em uma refinaria deve-se ter ciência de quais sistemas, áreas do processo, equipamentos, etc que melhor representariam a planta. Além disso, os critérios para a seleção dos sistemas de origem adotados no estudo devem considerar:

• segurança das pessoas;
• danos à propriedade;
• impacto ao meio ambiente;
• continuidade operacional; e
• obstáculos à extinção.

Incêndios, explosões e a poluição ao meio ambiente são um dos mais sérios e, na maioria das vezes, imprevisíveis eventos que afetam a vida, missão e objetivos da indústria de processamento, desde meados do século XIX. Ainda hoje, eles continuam a ocorrer, sendo o seu impacto econômico crescente. Apesar de profissionais acreditarem que alguns acidentes não possam ser prevenidos, é de bom senso que todos os acidentes possam ser evitados.

O risco é uma combinação da magnitude de consequências indesejáveis e da probabilidade dessas consequências ocorrerem. As consequências de um acidente podem ser agrupadas em consequências para as pessoas, meio ambiente e socioeconômicos. As consequências para as pessoas envolvem os impactos dentro e além dos portões da planta. O impacto sobre o meio ambiente, isto é, ecossistema, inclui a destruição da fauna e flora, poluição da atmosfera, contaminação do solo, entre outros. E, finalmente, o impacto econômico resulta na descontinuidade operacional.

A metodologia para o gerenciamento dos riscos de incêndios e explosão (Figura 1), conforme ABNT ISO NBR 31000, foi estruturado para identificar as fontes de perigos interna e externa à organização. E está baseada nos seguintes questionamentos:

O que pode dar errado?

1. Como pode dar errado? Como a organização e as suas barreiras de proteção (isto é, sistemas de proteção) irão reagir a eventos indesejáveis, ou seja, desvios do sistema e subsistemas.
2. Quais as consequências desses desvios?

As primeiras e segundas etapas consistem na identificação dos perigos e estruturação da sequência de eventos com o potencial de degradar as barreiras de proteção, respectivamente. Após identificar os eventos iniciadores, ou seja, o que pode dar errado e analisar suas reações, levando em consideração a complexidade do sistema, será vizualizado os cenários de possíveis danos à planta, os quais devem ser quantificados. A característica do risco, ou seja, o impacto é também função das condições meteorológicas e topográficas da região.

A estruturação para análise é o primeiro passo de um programa de gerenciamento de riscos de incêndio e explosão e envolve as seguintes etapas:

1. Descrição dos processos e instalações (funcionamento da planta);
2. Identificação dos perigos; e
3. Objetivos do gerenciamento.

O entendimento de como uma planta de processamento funciona e opera é imprescindível no decorrer da estruturação do problema. Essa etapa é facilitada para plantas já existentes. Contudo, para novas unidades, é fundamental o envolvimento das equipes responsáveis pelo projeto, cujas informações são essenciais para a identificação das incertezas indesejáveis.

Uma das mais importantes tarefas de um programa de gerenciamento de risco de incêndio é a identificação dos perigos, pois é impossível mitigar um perigo que não pode ser identificado, ou ao menos entendido.

Identificação dos perigos é o processo pelo qual é feita uma investigação para detectar possíveis falhas com o potencial de degradar as barreiras de proteção do sistema.

Os métodos de identificação dos perigos podem ser divididos em três grupos: métodos comparativos, métodos fundamentais e métodos do diagrama de falhas lógicas. Os métodos comparativos são caracterizados pelas checklists. Os métodos fundamentais são as ferramentas WHAT IF, HAZOP e FMEA. Já os métodos dos diagramas das falhas lógicas são as árvores das falhas e árvore dos eventos, conforme Figura 2.

Os métodos comparativos são baseados na experiência, que são traduzidos em checklists, procedimentos operacionais, normas, códigos, etc.. Em especial, os checklists precisam de respostas específicas para certas questões e elas podem também estimular a reflexão.

Apesar do check-list ser um método valioso para a identificação dos perigos, ele contém várias questões que são por vezes irrelevantes para o problema, e também, na maioria das vezes, o seu uso requer um considerável tempo para ser elaborado.

Os checklists devem ser usados antes de qualquer decisão e nunca depois da decisão ser tomada, especialmente quando a decisão envolve questões incluídas neles. Os checklists apenas, não são suficientes para identificar os perigos e os meios pelos quais eles podem acontecer.

Checklists são frequentemente usados para identificação dos perigos, entretanto sua desvantagem é que os itens não incluídos neles não são discutidos e, na maioria das vezes, são ignorados.

Essa ferramenta pode ser aplicada quando existe pouca ou nenhuma inovação, e quando todos os perigos já foram identificados em instalações similares. Os checklists tornam-se insuficientes quando existem inovações.

Essa é a razão pelas quais as indústrias de processamento optam por técnicas mais criativas, baseadas em questões mais abertas. Tais técnicas são o HAZOP (identificação de perigos e operabilidade) e o FMEA (análise de modos de falha e efeitos).

Portanto, os métodos fundamentais, muito populares na indústria de processo, incluem o HAZOP e a FMEA, os quais são estruturados no sentido de estimular um grupo de profissionais para identificar os perigos baseados nos seus próprios conhecimentos e experiência.

O HAZOP é um estudo qualitativo que fornece uma descrição completa do processo. De um modo geral as seguintes questões são colocadas:

• Qual a intenção do projeto?
• Quais são os desvios que podem acontecer no projeto inicial?
• O que pode causar desvios no projeto inicial?
• Quais são as consequências dos desvios no projeto inicial?

A palavra projeto aqui deve ser entendida como condições de operação, condições de processo, funções da planta e localização da planta.

A análise de falha e efeito – FMEA – explora a maneira pela qual os componentes de um equipamento podem falhar e o seu efeito na confiabilidade do sistema. Em geral, o FMEA não incorpora o erro humano, embora não exista uma razão específica para tal exclusão.

O FMEA proporciona uma análise qualitativa e uma sistemática lista de modos de falha em nível de componente e seus efeitos no sistema.

Uma das vantagens do FMEA é que ele pode ser facilmente atualizado, com resultado de alterações no projeto ou outras modificações no processo.

O mecanismo de falha, isto é, modo de falha, de um equipamento ou de seus componentes descreve como o equipamento e/ou seus componentes falham (ou seja, aberto, fechado, com vazamento, entre outros). O efeito do modo de falha é determinado pela resposta do sistema à falha do equipamento. O FMEA identifica modos de falhas individuais que contribuem direta ou indiretamente para um incêndio e explosão.

A ferramenta WHAT IF é uma técnica qualitativa de cunho geral, de simples aplicação e muito útil como primeira abordagem, na identificação e detecção de riscos, em qualquer fase do projeto ou processo.

A aplicação da ferramenta consiste em reuniões de uma equipe especializada, conhecedora do processo, que avalia o fluxo do processo e subprocessos envolvidos, as entradas e saídas, e, com base no conhecimento de cada integrante, são levantadas questões do tipo “WHAT IF”, que significa, “E SE?”.

As questões podem ter diferentes graduações de detalhamento, que enseja a oportunidade de utilização das outras ferramentas, que permitirão análise qualitativa e quantitativa dos riscos.

As árvores dos eventos e das falhas representam os métodos dos diagramas das falhas lógicas tradicionais.

A árvore dos eventos é um diagrama lógico que identifica a sequência no tempo de uma cadeia de eventos. Cada galho representa uma sequência distinta de eventos, ou seja, um cenário.

Árvores das falhas é um processo dedutivo pelo qual o evento-topo é postulado e as possíveis formas desse evento ocorrer são sistematicamente deduzidas. Essa ferramenta direciona a análise para uma pesquisa sobre as falhas do sistema e indica os aspectos relevantes que podem conduzir a falhas.

A representação gráfica da árvore de falhas permite a visualização do mecanismo das falhas para aqueles que não estão envolvidos na gestão dos riscos ou que não participaram ou participam do projeto ou de suas mudanças e permite uma análise quantitativa e qualitativa, bem como examina os detalhes da falha e o comportamento do sistema.

As árvores das falhas mostram uma sequência lógica de falhas independentes, que irão levar ao evento principal.

Uma de suas limitações é que os galhos da árvore devem ser independentes, e isso se torna uma limitação inaceitável na identificação de perigos em Sistema Eletronicamente Programáveis – SEP. Esses sistemas possuem na maioria das vezes softwares e equipamentos comuns.

Outras limitações da árvore das falhas é a dificuldade inerente para tratar com as propriedades temporais de um acidente, ou seja, a sequência com que os eventos ocorrem. Essa dificuldade não está presente na árvore dos eventos.

A identificação dos perigos deve ser realizada durante todo o ciclo de vida de um sistema. Apesar da dificuldade de quantificar seus benefícios em um curto período de tempo, os benefícios de uma avaliação dos perigos são substanciais. Esses benefícios incluem:

• Poucos acidentes ou incêndios durante o ciclo de vida do processo;
• As consequências são menores quando eventuais acidentes acontecem;
• O tempo de resposta durante uma situação de incêndio é menor;
• Melhoria nos programas de treinamento; e
• Melhor relacionamento com a comunidade.

Contudo, esses benefícios não podem ser alcançados sem um investimento. Dependendo da complexidade do sistema, a identificação dos perigos pode levar algumas horas ou meses para acabar. Por outro lado, apesar de cada técnica de análise ter diferentes características, a escolha da técnica de identificação dos perigos a ser usada durante a estruturação para análise pode ser um trabalho difícil.

Em geral, a seleção envolve a escolha de várias técnicas de análise para diferentes partes do processo, ou diferentes perigos associados ao sistema. A seleção das técnicas a serem usadas durante a identificação do problema depende dos objetivos do programa de gerenciamento, da complexidade do processo, das informações disponíveis, e do tempo e recursos disponíveis.

É inicialmente recomendada uma análise qualitativa porque as técnicas qualitativas são de execução relativamente simples. Todavia, é necessário se ter em mente que as técnicas quantitativas complementam as qualitativas e são fortemente recomendadas para sistemas complexos e grandes.

As técnicas HAZOP ou FMEA são recomendadas para serem usadas no desenvolvimento da identificação de perigos de sistemas complexos. Em sistemas menos complexos, nos quais os riscos são menores, pode-se fazer uso de técnicas mais simples, como WHAT IF. Por outro lado, em sistemas mais complexos, em que existem riscos mais severos, uma análise mais detalhada deverá ser usada, isto é, por meio da análise da árvore das falhas ou dos eventos.

O segredo é selecionar a técnica de análise que melhor satisfaz às exigências do problema, usando uma base técnica e complementando suas deficiências com outras técnicas, de forma que um estudo eficiente possa ser desenvolvido.

Os objetivos do gerenciamento dos riscos de incêndios incluem a identificação da sensibilidade das pessoas, equipamentos e continuidade operacional aos impactos térmicos e dos produtos de combustão, bem como o tempo necessário para as ações de emergências.

Verifica-se que a estruturação do problema como o primeiro de um programa de gerenciamento dos riscos de incêndio procura identificar o que está em risco com relação às pessoas, à propriedade, a continuidade operacional, a missão e aos objetivos da organização e, se for necessário, a comunidade e ao meio ambiente.

Deve-se ter em mente o tipo de incêndio que será avaliado e gerenciado, tanto quanto os objetivos da empresa são fundamentais no programa como um todo. Por outro lado, as definições dos objetivos do gerenciamento, em geral, é um processo difícil, talvez porque as pessoas usualmente não têm o hábito de pensar no que é importante para a continuidade da missão após uma falha crítica que conduza a um incêndio ou explosão. O conhecimento do que está em risco tornam claras as decisões que serão tomadas.

Para quantificar as consequências de um incêndio ou explosão para as pessoas, propriedade e meio ambiente, ou seja, para caracterizar os seus riscos, deve-se simular a evolução do incêndio. Em geral a evolução do incêndio segue as seguintes etapas:

1. Inicialmente há um vazamento de uma substância inflamável para o ambiente. Esse vazamento poderá ser na forma gasosa, líquida ou bifásica.
2. No caso de vazamento de líquido esse se evaporará.
3. Se a substância for inflamável existe a possibilidade de ignição imediata.
4. Se a substância for tóxica ou inflamável e não sofrer ignição imediata, ela será dispersa na atmosfera na forma gasosa.
5. Substâncias gasosas talvez sejam inaladas pelas pessoas. Se a dose exceder os limites de tolerância há possibilidade de fatalidades.
6. Se houver ignição poderá haver danos às pessoas, comunidade, estruturas e meio ambiente em conseqüência do impacto térmico, das ondas de choques no caso de uma explosão e dos produtos de combustão.
7. Se a substância liberada estiver na forma líquida será formada uma poça. Um incêndio de poça será iniciado caso haja uma fonte de ignição disponível.

O entendimento da evolução do acidente é imprescindível para a caracterização dos riscos. A caracterização (Figura 3) é realizada através da modelagem dos fenômenos físicos envolvidos:

• Modelo de dispersão de gases;
• Modelo de incêndios de jato e poça;
• Modelo de explosão de nuvem de gás; além da
• Estimativa da vulnerabilidade dos receptores envolvendo pessoas e estruturas.

Verifica-se então que os cenários definirão a natureza do vazamento e determinarão a sequência de eventos que poderão resultar em incêndios e/ou explosão. A sequência de eventos é afetada pela direção e velocidade dos ventos, pela topografia, dimensões do vazamento, fontes de ignição presentes, entre outros. Uma sequência típica de eventos que poderá resultar em um efeito dominó é apresentada na Figura 4.

Realizada a caracterização dos riscos, as consequências aceitáveis podem ser determinadas através de uma avaliação de proteção alternativa, conforme visto na Figura 1.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR ISO 31000: Gestão de riscos – Princípios e diretrizes. Rio de Janeiro: ABNT, 2018.

PANONNI, Fábio D.; GILL, Alfonso A.; SEITO, Alexandre I. A Segurança contra Incêndio no Brasil, Sistemas de combate a incêndio por agentes gasosos pags. 379-384, Daise Duarte, José Jéferson Rêgo Silva, Tiago Ancelmo de Carvalho Pires e Manuel Messias de Oliveira, Projeto Editora, São Paulo, 2008.