ESTIMATIVA DO RISCO INDIVIDUAL E SOCIAL PARA O … · 2016-08-11 · XXXII ENCONTRO NACIONAL DE...
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ESTIMATIVA DO RISCO INDIVIDUAL E
SOCIAL PARA O TRANSPORTE DE
PRODUTOS PERIGOSOS PELO MODAL
RODOVIÁRIO UTILIZANDO UM
MODELO SIMPLIFICADO
Moacyr Machado Cardoso Junior (ITA)
Rodrigo Arnaldo Scarpel (ITA)
O transporte de produtos perigosos pelo modal rodoviário representa
um risco grande para os usuários da rodovia e para a população
lindeira. Atualmente no contexto brasileiro não é exigido o estudo de
análise de risco para o transporte de pprodutos perigosos e também
não existe um método para estimativa rápida do risco individual e
social desta atividade como suporte à tomada de decisão do órgão
ambiental pela liberação ou não do transporte baseada em risco. O
presente trabalho apresenta a utilização de um modelo simplificado
para estimativa do risco individual e social. A demonstração do
método é feita com um trecho de rodovia hipotético. Os resultados
demonstram que a utilização do método é simples e viável de ser
aplicado no contexto do transporte de produtos perigosos.
Palavras-chaves: Risco Individual; Risco Social; Produtos Perigosos;
Transporte Rodoviário
XXXII ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCAO Desenvolvimento Sustentável e Responsabilidade Social: As Contribuições da Engenharia de Produção
Bento Gonçalves, RS, Brasil, 15 a 18 de outubro de 2012.
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1. Introdução
Segundo Serpa (2010), no Brasil, um empreendimento que tenha certo potencial para
impactar as comunidades situadas em sua circunvizinhança deve elaborar um Estudo de
Análise de Riscos (EAR) durante o processo de licenciamento ambiental e demonstrar que os
riscos impostos às pessoas expostas encontram-se dentro de níveis considerados toleráveis,
quando comparados com critérios pré-estabelecidos pelas autoridades ambientais
responsáveis pelo licenciamento.
A Companhia Ambiental do Estado de São Paulo - CETESB define que o estudo de análise de
risco acontece durante o licenciamento ambiental de fontes potencialmente geradoras de
acidentes ambientais. Na mesma linha o Manual de orientação para a elaboração de estudos
de análise de riscos – P4.261 de 2003 da CETESB define que os estudos de análise de riscos
têm se mostrado importantes na análise de instalações industriais já em operação, de modo
que os riscos possam ser avaliados e gerenciados a contento, mesmo que estes
empreendimentos não estejam vinculados ao processo de licenciamento (CETESB, 2003).
No entanto, o transporte de produtos perigosos pelo modal rodoviário não é objeto de análise
de risco por parte da CETESB, por não estar na relação de atividades potencialmente
poluidoras da Resolução CONAMA N° 1 de 1986, e tampouco pelo fato de não existir um
método definido para este tipo de análise (BRASIL, 1986).
Existem métodos adaptados ao Estudo de Análise de Riscos para o transporte de produtos
perigosos, mas todos envolvem uma grande complexidade, pois as variáveis ao longo do
trecho em análise são dinâmicas (DE LIMA; BORBA, 2010 e RASHID, et al., 2011).
A própria CETESB (2012) afirma que a incidência de acidentes e de seus impactos
significativos ao meio ambiente envolvendo o transporte rodoviário de produtos perigosos no
país, e em particular nas rodovias do Estado de São Paulo tem aumentado nos últimos anos.
A Secretaria de Estado de Meio Ambiente de São Paulo editou Resolução que dispõe sobre o
licenciamento ambiental de intervenções destinadas à conservação e melhorias de rodovias e
sobre o atendimento a emergência no transporte rodoviário de produtos perigosos. (CETESB,
2012). Porém é focada para a Concessionária que administra a rodovia e não para subsidiar a
tomada de decisão sobre autorizar ou não o transporte de produto perigoso pela rodovia com
base em análise de risco, considerando o risco individual e social
Desta forma o objetivo deste trabalho é o de contribuir com uma proposta para análise de
risco para o transporte de produtos perigosos pelo modal rodoviário, utilizando o método
preconizado pelo Health and Safety Executive – HSE para cálculo do risco individual e social
de forma simplificada.
Este trabalho encontra-se organizado da seguinte forma: na seção de introdução, foi abordada
a motivação e os objetivos para desenvolvimento deste trabalho; a Seção 2 a apresentação do
método proposto pelo HSE. A Seção 3 apresenta uma aplicação do método em um trecho de
rodovia hipotética; a Seção 4 apresenta as análises e resultados obtidos com a utilização do
modelo; e finalmente a Seção 5 com as considerações finais.
2. Método HSE para cálculo do risco individual e social
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O método proposto por Franks [20??] proporciona um modelo simplificado para a obtenção
da estimativa conservativa do risco individual para membros de grupos populacionais
definidos. É utilizado para identificar resultados de eventos que mais contribuem para o risco
a um grupo específico. O método é simples é pode ser implementado com o auxílio de uma
planilha eletrônica. O método, no entanto, apresenta uma limitação, devido ao grande número
de cálculos e desta forma é recomendado quando:
a) O número de eventos de interesse seja modesto (50-100);
b) Os materiais perigosos no local estejam em poucos locais (1-3), e
c) O número de populações de interesse seja pequeno (5 ou menos).
A proposta do método foi financiada pelo “Health and Safety Executive” – (HSE) para
permitir a elaboração do relatório de segurança referente ao controle de acidentes ampliados,
previstos na Diretiva de Seveso.
O método foi proposto para ser aplicado após uma análise de Perigos, tais como “Hazardous
Operability” (Hazop), ou qualquer outra ferramenta de identificação de perigos.
Os passos para o cálculo do risco individual são:
1) Definir categorias de probabilidade e frequência para utilização no estudo;
2) Definição dos grupos populacionais de interesse e suas características;
3) Definição dos eventos acidentais de interesse;
4) Estimar as frequências dos eventos acidentais;
5) Estimar as consequências dos eventos acidentais;
6) Determinar os impactos dos eventos acidentais nos locais de interesse, e
7) Estimar o risco individual e Social.
Os cálculos necessários são simplificados pela adoção de categorias de frequência e de
probabilidade. As mesmas são definidas no início do estudo e devem refletir a situação sob
análise. Nas Tabelas 1 e 2 apresentam-se as categorias de probabilidade e frequência. (Passo
1)
Fonte: Franks, [20??]
Tabela 1 - Categorias de Probabilidade, segundo metodologia simplificada para cálculo do risco individual
Na Tabela 1, as categorias de probabilidade, foram definidas por faixas de probabilidades, e
tomadas para efeito conservativo o maior valor, assim na categoria “a”, envolve eventos de
ocorrência com probabilidade inferior ou igual a 1%, desta forma toma-se o este valor como
representativo da classe, e em seguida calcula-se –log(0,01), definido como α. Este valor será
utilizado nos próximos passos e facilitará os cálculos.
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Fonte: Franks, [20??]
Tabela 2 - Categorias de Frequencia, segundo método simplificado para cálculo do risco individual
No Passo 2, define-se os grupos de interesse, que podem incluir grupos tais como
trabalhadores de escritório, sala de controle, operadores, dentre outros e população das áreas
adjacentes. As características de interesse dos grupos são:
a) Proporção do ano em que aquele grupo permanece na área de interesse: Para os
trabalhadores de uma indústria, representa a fração total de tempo que os mesmos
permanecem no interior da empresa, e é denominado Ocupação Geral. Para os grupos
fora da empresa, na maior parte das vezes, vizinhos a Ocupação Geral é considerada
de forma conservativa e igual a 1, ou seja, considera-se que 100% do tempo existem
pessoas na vizinhança;
b) Localização geográfica dos membros do grupo: Basicamente as coordenadas
(distâncias entre as fontes de Perigo e os locais de permanência). É importante
verificar se as pessoas ficam dentro ou fora das edificações;
c) A probabilidade de que cada grupo hipotético esteja na localização esperada para o
grupo: É estimado considerando a proporção de tempo que um grupo típico gasta no
local de interesse. É expresso por uma fração do tempo total de permanência no
interior da empresa, e sua soma é igual a 1. No caso de dificuldade de estimar esta
fração de tempo, um valor conservativo de probabilidade é tomado.
Os parâmetros ploc,i,k e ϴk foram definidos utilizando a Tabela 2, de categorias de
probabilidade, e portanto não é necessário uma preocupação muito grande com a precisão
desses valores.
ϴk representa a proporção do ano que um indivíduo da população k, permanece na empresa. O
ploc,i,k descreve as frações de tempo que o indivíduo do grupo k permanece no local i, quando
o mesmo está na empresa.
No Passo 3 a identificação de Perigos descreve os possíveis cenários acidentais, como por
exemplo um vazamento na tubulação devido a um furo de 5 cm, liberando substância tóxica.
Estes cenários são definidos após a utilização de ferramentas de identificação de Perigos, tais
como Hazardous Operability (Hazop), Análise de Modos de Falhas e Efeitos (FMEA),
Análise Preliminar de Perigos (APP), dentre outras.
No Passo 4, são estimadas as frequências de ocorrência dos eventos que culminam no cenário
acidental do Passo 3. É necessária a estimativa da frequência de vazamento e da frequência do
evento acidental. Estes valores podem ser obtidos por intermédio da árvore de eventos, bancos
de dados de confiabilidade ou por estimativa de especialistas.
No Passo 5, a estimativa das consequências envolve:
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a) Definição da Fonte – especificação da fonte de dados tais como taxa de liberação,
duração, composição do material, fase, temperatura, pressão e velocidade.
b) Especificação do critério de impacto – O critério de impacto normalmente é definido
por um valor que depende se estamos analisando um produto tóxico, e neste caso o
critério é a dose ou a concentração, para incêndios a dose térmica ou fluxo térmico, no
caso de explosões sobrepressão ou impulso;
c) Modelagem dos efeitos físicos – A modelagem é realizada com auxílio de tabelas de
dispersão, ou de modelos.
No passo 6, com os valores calculados no Passo 5 são verificados se os locais de interesse
foram atingidos, e as informações são sumarizadas em uma tabela.
Finalmente no Passo 7 o risco individual é calculado para os grupos hipotéticos. O cálculo é
dividido em duas etapas. Primeiro o risco individual para as pessoas do grupo hipotético
presentes em cada local de interesse é estimado para todos os períodos de interesse (24 horas
por dia, todos os dias do ano. Esta quantidade é denominada como Frequencia de Fatalidade
ou Risco Local. Para um dado local a Frequencia de Fatalidade é definida pela Equação 1.
(1)
onde:
: Frequencia de Fatalidade no local i;
: Frequencia do evento j (determinado no Passo 4);
:Probabilidade de fatalidade no local i produzido pelo resultado do evento j;
:Probabilidade de ocorrência das condições do clima requeridas para produzir o
resultado do evento j (Obtido dos dados meteorológicos, 1 caso o evento independa da
condição atmosférica);
:Probabilidade do evento j esteja direcionado ao local i (relacionado a rosa dos
ventos, 1 caso o evento seja omnidirecional);
Os valores da Frequencia de Fatalidade devem então ser convertidos para o risco individual
para os membros dos grupos hipotéticos utilizando a equação 2,
(2)
onde:
: Risco individual dos membros hipotéticos do grupo K;
: Definido no Passo 2;
: Definido no Passo 2;
As equações (1) e (2) podem ser combinadas para calcular o risco individual em uma única
etapa:
(3)
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Pelo método proposto no estudo de Franks [20??], o risco individual dos membros da
população hipotética é obtido pela soma de todos os locais e todos os eventos, da forma:
(4)
onde:
: Categoria de Frequencia correspondente a ;
: Categoria de Frequencia correspondente a ;
: Valor de α correspondente a categoria de probabilidade para ;
: Valor de α correspondente a categoria de probabilidade para ;
: Valor de α correspondente a categoria de probabilidade para ;
: Valor de α correspondente a categoria de probabilidade para ;
: Valor de α correspondente a categoria de probabilidade para
Esta é a principal vantagem do método, substituir a multiplicação pela soma dos fatores.
Quando se utiliza a Equação 4, o valor de é arredondado para o menor inteiro mais
próximo.
Finalmente o risco individual pode ser apresentado na forma gráfica, de forma a permitir a
visualização dos eventos que mais contribuem para o risco em cada grupo populacional.
2.2. Modelagem das Consequências
A modelagem das consequências dos eventos acidentais será realizada utilizando-se o
software “Area Locations of Hazardous Atmospheres” – (ALOHA), versão 5.4, desenvolvido
pela Agência Americana de Oceanos e Atmosfera – NOAA e pela Agência Ambiental
Americana - EPA.
O ALOHA é um software desenvolvido para planejamento e treinamento em situações de
emergência, e tem capacidade para avaliar os Perigos de liberações de substâncias toxicas,
inflamáveis, onde estima a distância a que uma dada concentração de interesse é atingida em
função do cenário acidental e também estima a radiação térmica e sobrepressão nos casos de
incêndio e explosões respectivamente.
Para avaliar a vulnerabilidade dos grupos hipotéticos utilizou-se a saída do ALOHA,
(estimativas de concentração) e tempo em modelos probabilísticos conhecidos como Probit.
Desta forma pode-se relacionar os efeitos de um vazamento de gás tóxico, radiação térmica ou
sobrepressão, utilizando um modelo matemático-estatístico. A forma funcional da Probit é
definida na Equação 5.
(5)
onde: a, b, n e m são constantes e função do cenário específico;
X: variável que descreve a amplitude do impacto físico;
Pr: variável aleatória de distribuição gaussiana que representa uma medida da probabilidade
de mortos e/ou feridos;
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t: tempo de exposição.
A Equação Probit utilizada neste estudo foi a proposta por Perry e Articola (1980) apud
Cornwell e Marx (2002), conforme Equação 6.
(6)
3. Aplicação do Método
O método descrito anteriormente será aplicado ao transporte rodoviário de cloro em uma
rodovia fictícia, com 6 quilômetros de extensão. Para efeito da aplicação do método a
extensão da rodovia foi discretizada em 6 pontos, correspondendo do quilometro 1 até 6. Para
cada trecho, foi estimada a densidade de população lindeira à rodovia, conforme Tabela 3.
Tabela 3 - Densidade populacional
Aplicando os Passos descritos anteriormente, tem-se:
Passo 1: Definição das categorias de Frequencia e Probabilidade
Para este estudo utilizou-se a Tabela 1 para categoria de probabilidade, a Tabela 2 para a
categoria de Frequencia.
No Passo 2 define-se os grupos de interesse e suas características. Os grupos de interesse
neste estudo são representados por:
a) Moradores da área lindeira à rodovia (MORADORES);
b) Condutor do caminhão de transporte de cloro (CLORO);
c) Condutor e Passageiros de veículos coletivos e de passeio (VEÍCULOS). Para efeito
deste estudo considerou-se que durante o dia, existem pelo menos 2 veículos a 500 m
de distância do caminhão, sendo um veículo de passeio com 3 ocupantes e um veículo
de transporte coletivo (ônibus) com 45 passageiros. Para o período noturno
considerou-se os mesmos veículos, no entanto a uma distância de 1500 m. Esta
consideração visa adequar ao fluxo de veículos no período diurno e noturno.
Considerou-se que os grupos de interesse permanecem em locais específicos conforme Tabela
4.
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Tabela 4 - Grupos de interesse e proporção da permanência em cada local
Verifica-se desta forma que o Grupo “CLORO”, permanece todo o tempo (jornada de
trabalho) no interior do caminhão, representado pela categoria de probabilidade “e”. O grupo
“VEÍCULOS” tem uma categoria de probabilidade de estar a 500 metros do caminhão de
cloro “e”, praticamente assumindo o valor 1 no caso diurno, e no noturno, assume categoria
“d” entre 0,3 a 0,49. Finalmente o grupo “MORADORES” permanece durante todo o tempo
nas suas residências, assumindo o valor “e”.
A ocupação Geral (ϴK) representa a probabilidade no ano de existirem os grupos de interesse
no contexto do cenário acidental.
No Passo 3 e 4, define-se os eventos acidentais (cenários) possíveis e suas frequências de
ocorrência.
O evento iniciador de uma liberação de produto perigoso durante o transporte de cloro está
ligado aos acidentes rodoviários, assim partiu-se do pressuposto de que o veículo de
transporte está sujeito a um acidente rodoviário, e que dado o acidente rodoviário existe a
probabilidade da geração de um furo no tanque que pode ser de 5 mm, ou de 25 mm.
Assim a categoria de frequencia final dos eventos pode ser definida por:
Para a categoria de frequência do acidente rodoviário tomou-se como base as estatísticas do
DNIT sobre acidentes no ano de 2008, para as principais rodovias Federais situadas no Estado
de São Paulo (BR-101, BR-116, BR-153, BR-381, BR-459, BR-488 e BR-610), considerando
os valores médios encontrados em termos de número de acidentes em cada quilometro
dividido pela extensão da rodovia no período de um ano. O valor médio encontrado foi de
3,4.10-4
, o que pela Tabela 2 será representado pela categoria “3” (DEPARTAMENTO
NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES, 2012).
As categorias de probabilidade para que o acidente rodoviário gere um furo de 5 mm, está
entre 0,1 e 0,3, o que é sintetizado pela categoria “c” e para o furo de 25 mm pela categoria
“a”, menor do que 0,01.
Nos Passos 5 e 6, a estimativa das consequências será realizada com o auxilio do software
ALOHA e pelo modelo probabilístico Probit para a cloro.
Para a simulação das consequências é necessário definir o volume transportado e as condições
operacionais.
Os dados de entrada do software estão na Tabela 5.
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Tabela 5 - Dados de entrada para simulação das consequências de ocorrência dos eventos
No que se refere às condições atmosféricas, assumiu-se duas condições de estabilidade
atmosférica, segundo a classificação de Pasquill-Gifford e duas combinações de velocidade
do vento, conforme Tabela 6.
Uma das condições de estabilidade favorece a dispersão, B, com duas possibilidades de
velocidade do vento para a condição diurna e duas condições de estabilidade para o período
noturno, que dificultam a dispersão, D e E.
As combinações são então codificadas como B_V1,5, o que significa, condição de
estabilidade B e velocidade do vento 1,5 m/s. da mesma forma para as demais.
Tabela 6 - Combinações de estabilidade atmosférica segundo classificação Pasquill-Gifford, e velocidade de
vento para a simulação das consequências e probabilidade de ocorrência
Finalmente a direção do vento é determinada pelo estudo da Rosa dos ventos, onde se obtêm
as frações de tempo em que o vento sopra para cada direção. Tabela 7.
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Tabela 7 - Rosa dos Ventos
4. Resultados
Como simplificação do modelo, as direções do vento a serem consideradas no trecho de
rodovia desta simulação foram aquelas perpendiculares ao eixo da rodovia, ou seja, direção
Norte e Sul.
A combinação final de duas hipóteses acidentais, Furo de 5 mm e 25 mm, com quatro
condições de estabilidade atmosférica/velocidade de vento e direção do vento Norte e Sul,
resultou em 16 possibilidades.
Para o Passo 7 a estimativa do risco individual será feita conforme Equação 4. Na Tabela 8
apresenta-se a estimativa do risco individual para o grupo de interesse “MORADORES”.
Tabela 8 – Estimativa do Risco Individual para o grupo “MORADORES”
O risco individual do grupo “MORADORES” é calculado da seguinte forma:
, ou seja, conta-se o número de vezes da ocorrência
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de cada categoria de risco Individual, 2 para categoria 3 e 6 para 4, 2 para 5 e 6 para a 6
resultando no risco individual total de .
Para os grupos “CLORO” e “VEÍCULOS”, os valores de risco individual resultaram em
, , respectivamente “CLORO”, “VEÍCULOS – DIA” e
“VEÍCULOS – NOITE”.
Desta forma pode-se estimar o risco individual para cada grupo hipotético vulnerável ao
vazamento de cloro devido a um acidente rodoviário. Verifica-se que o grupo
“MORADORES” é o que apresenta o maior risco individual, .
4.1 Risco Social
O Risco Social foi calculado pela Equação 7, conforme Franks, [20??].
(7)
Onde é o número esperado de fatalidades na localidade i devido ao evento j; e
: Número total de pessoas na localidade i.
Na Figura 1 apresenta-se a Curva FN, representando o risco social do transporte de cloro em
uma rodovia hipotética. Verifica-se que os valores do risco são intoleráveis, pois os limites
impostos pela legislação brasileira são da ordem .
Figura 1 – Curva FN, representado o risco social do transporte de CLORO em uma rodovia hipotética, e os
limites de aceitabilidade CETESB
5. Conclusões
A utilização do modelo proposto por Franks [20??], mostra-se viável para a estimativa do
Risco Individual e Social para o transporte de produtos perigosos pelo modal rodoviário,
sendo de fácil implementação e utilização.
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A utilização das Tabelas de frequência e probabilidade facilitam o trabalho do analista, pois
são conservativas (adotam os valores mais restritivos) e permitem trabalhar mesmo com
estimativas grosseiras no que se refere à frequência de acidentes rodoviários e frequência de
liberação da carga tóxica no meio ambiente. No entanto o analista deve ter consciência de que
sua interpretação é conservativa.
A utilização de modelos de dispersão, tais como o utilizado neste trabalho auxilia em muito a
estimativa das consequências pelos modelos Probit (Dose-Resposta).
Referências
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janeiro de 1986. Estabelece as definições, as responsabilidades, os critérios básicos e as diretrizes gerais para
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