UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ENGENHARIA AMBIENTAL … · Tabela 1 - APP - Classificação quanto à...
133
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS ENGENHARIA AMBIENTAL ESTUDO DE AVALIAÇÃO DE RISCO APLICADO A ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DE SÃO JOSÉ DO RIO PRETO. Aluno: Caio Reimann Kramer Orientador: Marcelo Montaño Monografia apresentada ao curso de graduação em Engenharia Ambiental da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. São Carlos, SP 2010
-
Upload
nguyennguyet -
Category
Documents
-
view
213 -
download
0
Transcript of UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ENGENHARIA AMBIENTAL … · Tabela 1 - APP - Classificação quanto à...
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS
ENGENHARIA AMBIENTAL
ESTUDO DE AVALIAÇÃO DE RISCO APLICADO A
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DE SÃO
JOSÉ DO RIO PRETO.
Aluno: Caio Reimann Kramer
Orientador: Marcelo Montaño
Monografia apresentada ao curso
de graduação em Engenharia
Ambiental da Escola de Engenharia
de São Carlos da Universidade de
São Paulo.
São Carlos, SP
2010
i
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS .......................................................................................... iii
LISTA DE TABELAS .......................................................................................... v
RESUMO ............................................................................................................ vii
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................. 1
2 OBJETIVOS................................................................................................... 4
3 ESTUDO DE AVALIAÇÃO DE RISCOS .................................................... 6
3.1 Risco e Avaliação de Riscos ................................................................... 6
3.2 Estudo de Avaliação de Riscos e Licenciamento Ambiental.................. 8
3.3 Etapas da elaboração do estudo de avaliação de riscos ........................ 11
3.3.1 Caracterização do empreendimento e da região .............................. 11
3.3.2 Identificação dos perigos ................................................................. 12
3.3.3 Estimativa de probabilidade e freqüência ........................................ 19
3.3.4 Caracterização e Indicadores de Risco ............................................ 20
3.4 Modelos para Análise de Conseqüências .............................................. 27
3.4.1 Modelos de Taxa de Vazamento ...................................................... 27
3.4.2 Modelagem para Dispersão de Gás Cloro ....................................... 33
3.4.3 Parâmetros Atmosféricos ................................................................. 36
3.5 Estações de Tratamento de Esgotos (ETE) ........................................... 39
3.5.1 Sistemas de Desinfecção .................................................................. 40
3.5.2 Utilização de Cloro Gasoso em sistemas de desinfecção ................ 44
3.5.3 Riscos associados ao uso e armazenamento de Cloro ..................... 45
ii
4 ESTUDO DE: APLICAÇÃO DO ESTUDO DE ANÁLISE DE RISCOS . 47
4.1 Caracterização do Empreendimento ..................................................... 47
4.1.1 Área de estudo ................................................................................. 47
4.1.2 Fatores Climáticos ........................................................................... 48
4.1.3 ETE São José do Rio Preto .............................................................. 51
4.1.4 Caracterização do Sistema de Cloração da ETE São José do Rio
Preto 53
4.2 Estabelecimento de Cenários Acidentais .............................................. 56
4.2.1 Cenário A: Ruptura do Flexível – Vazamento de um Cilindro ....... 56
4.2.2 Cenário B: Furo no Cilindro – Vazamento na saída para o flexível 56
4.3 Modelagem e Simulação dos Cenários ................................................. 56
4.4 Determinação dos Riscos Individual e Social ....................................... 61
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................. 66
5.1 Estudo da Dispersão da Nuvem Tóxica ................................................ 66
5.1.1 Cenário A: Furo no Cilindro – Vazamento na saída para o flexível 66
5.1.2 Cenário B: Ruptura do Flexível – Vazamento de um Cilindro ....... 68
5.2 Identificação das Áreas de Risco .......................................................... 71
5.3 Identificação da População de Risco e Estimativa de Fatalidades ....... 76
5.4 Risco Social e Risco Individual ............................................................ 79
5.5 .................................................................................................................... 82
6 CONCLUSÕES ............................................................................................ 84
7 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ............................................................. 86
iii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Componentes do Risco (Adaptado de FONTANIVE, 2005) ............... 7
Figura 2 - Fatores de Influência na Avaliação de Riscos (CETESB, 2003) ......... 8
Figura 3 - Etapas de Elaboração de um estudo de análise de riscos (Fonte:
CETESB, 2003) .............................................................................................................. 10
Figura 4 - Exemplo de plotagem dos contornos de risco (Fonte: CETESB) ...... 23
Figura 5- Exemplo de gráfico F-N (CETESB) ................................................... 24
Figura 6 - Comparação de aceitabilidade de risco em diversos países (Fonte:
MONTAÑO, 2008 - adaptado de KIRCHHOFF, 2004) ................................................ 26
Figura 7 - Representação da dispersão da nuvem de gás denso pelo modelo
SLAB (Fonte: ERMAK, 1990) ....................................................................................... 34
Figura 8 - Comportamento das nuvens densas em função das classes ............... 38
Figura 9 - Localização da ETE S. J. Rio Preto ................................................... 48
Figura 10 - Probabilidade de Ocorrência dos Ventos [%] .................................. 50
Figura 11 - Intensidade dos Ventos em função da direção [m/s]........................ 51
Figura 12 - Fluxograma esquemático dos processos da ETE Rio Preto ............. 53
Figura 13 - Exemplo de tela de entrada de dados atmosféricos ......................... 59
Figura 14 - exemplo de tela de entrada de dados atmosféricos (2)..................... 59
Figura 15 - Exemplo de tela de demonstração da nuvem tóxica ........................ 60
Figura 16 - Exemplo de alteração da concentração do gás em um ponto
específico ........................................................................................................................ 60
Figura 17 - Exemplo de tela de demonstração dos resultados ............................ 61
Figura 18 - Indicação da área de influência máxima para rompimento do cilindro
ou falha da válvula de saída, “Cenário A”...................................................................... 72
iv
Figura 19 - Indicação da área de influência máxima para rompimento da
tubulação flexível, “Cenário B”...................................................................................... 73
Figura 20 - Indicação das áreas de risco, Cenário A .......................................... 74
Figura 21 - Indicação das áreas de risco, Cenário B ........................................... 75
Figura 22 - Curva F-N ........................................................................................ 81
Figura 23 - Curvas Isorisco ................................................................................. 82
v
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - APP - Classificação quanto à severidade (CETESB, 2004) .............. 14
Tabela 2 - Exemplo de planilha para Análise Preliminar de Perigos (CETESB,
2004) ............................................................................................................................... 14
Tabela 3 - HazOp – Palavras-Guia (CETESB, 2003) ......................................... 16
Tabela 4 - HazOp - Parâmetros, palavras-guias e desvios (CETESB, 2003) ..... 17
Tabela 5 - Classificação da estabilidade atmosférica em função da velocidade
dos ventos e radiação solar (Fonte: FONTANIVE, 2005; AICHE, 2000) ..................... 37
Tabela 6 - Níveis de tratamento dos esgotos ...................................................... 40
Tabela 7 - Principais processos para remoção de organismos patogênicos no
tratamento dos esgotos ................................................................................................... 41
Tabela 8 - Principais vantagens e desvantagens dos processos de desinfecção de
esgotos mais utilizados ................................................................................................... 43
Tabela 9 - Efeitos do cloro no corpo humano ..................................................... 46
Tabela 10 - Dados Climáticos (Fonte: CPTEC) ................................................. 49
Tabela 11 - Características Climáticas Médias (Fonte: CPTEC) ....................... 50
Tabela 12 - Parâmetros de entrada utilizados nas simulações ............................ 58
Tabela 13 - Quadro de simulações para o período diurno .................................. 62
Tabela 14 - Quadro de simulações para o período noturno ................................ 63
Tabela 15 - Árvore de eventos para a ocorrência de vazamento por furo no
cilindro ............................................................................................................................ 64
Tabela 16 - Parâmetros característicos para simulação de vazamento por ruptura
do cilindro ou falha na válvula de saída do tanque......................................................... 67
vi
Tabela 17 - Comprimento de máximo da nuvem tóxica para cada simulação ... 67
Tabela 18 - Parâmetros característicos para simulação de vazamento por ruptura
do flexível ....................................................................................................................... 69
Tabela 19 - Comprimento de máximo da nuvem tóxica para cada simulação ... 70
Tabela 20 - Estimativa do total de fatalidades para os cenários A e B ............... 76
Tabela 21 - Estimativa do número de fatalidades por evento simulado ............. 78
Tabela 22 - Estimativa do número de fatalidades e Freqüência final dos eventos
perigosos ......................................................................................................................... 79
Tabela 23 - Probabilidade de ocorrência de eventos de acordo com o número
estimado de fatalidades ................................................................................................... 80
vii
RESUMO
KRAMER, C. R. (2010). Estudo de Avaliação de Risco Aplicado a Estação
de Tratamento de Esgotos de São José do Rio Preto. Monografia, Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2010.
A Avaliação de Risco Ambiental é um processo no qual se determina o Risco
Social e Individual de um empreendimento aplicado a determinada região. Este
processo de avaliação está intimamente ligado ao instrumento de Licenciamento
Ambiental, sendo um importante contribuinte para a tomada de decisão quanto a
localização de um empreendimento.
No entanto, concluiu-se que, por conseqüência dos altos padrões de
aceitabilidades adotados pela CETESB o estudo de Avaliação de Risco dificilmente será
determinante para a escolha locacional de uma Estação de Tratamento de Esgotos. De
acordo com os resultados obtidos o estudo de avaliação de risco contribui apenas para a
adoção de medidas de segurança internas a ETE.
Na aplicação do estudo de avaliação de riscos a ETE Rio Preto concluiu-se que
os parâmetros de riscos do empreendimento se encontravam muito abaixo dos exigidos
pela CETESB e, portanto, o empreendimento se encontra em um patamar aceitável de
risco.
Palavras-chave: São José do Rio Preto, Avaliação de Risco Ambiental,
Risco, Licenciamento Ambiental, Estação de Tratamento de Esgotos.
viii
1
1 INTRODUÇÃO
Os acidentes industriais ocorridos nos últimos anos, em particular na década de
80, contribuíram de forma significativa para despertar a atenção das autoridades
governamentais, da indústria e da sociedade como um todo, no sentido de buscar
mecanismos para a prevenção desses episódios que comprometem a segurança das
pessoas e a qualidade do meio ambiente.
No Brasil, a preocupação com questões ambientais é relativamente recente. Em
1981, com a aprovação da Política Nacional do Meio Ambiente (PNMA), criaram-se
mecanismos para a inclusão das questões ambientais no processo de tomada de decisão.
A PNMA estabeleceu instrumentos com o propósito de viabilizar o
desenvolvimento socioeconômico respeitando os limites do meio ambiente. Um dos
principais instrumentos da Política Nacional do Meio Ambiente é a Avaliação de
Impacto Ambiental (AIA), instrumento responsável por avaliar as alterações ambientais
decorrentes da implantação de um empreendimento.
O Licenciamento Ambiental, outro instrumento da PNMA, é um procedimento
administrativo que permite ao órgão ambiental competente licenciar a localização,
instalação, ampliação e operação de um empreendimento.
Tendo em vista as diretrizes da PNMA pode-se afirmar que a política ambiental
no Brasil baseia-se no princípio da precaução. Sendo assim, quando existem dúvidas
sobre o risco inerente à implantação e operação de um empreendimento, preconiza-se
pela adoção de medidas destinadas a evitar que o dano se concretize.
As indústrias químicas ou empreendimento que utilizem substâncias tóxicas em
seus processos apresentam um elevado risco envolvendo acidentes com essas
substancias. No caso da utilização de gases tóxicos, o vazamento da substância provoca
2
a formação de nuvens tóxicas e, conseqüentemente trás risco a população vizinha ao
empreendimento.
A preocupação com a segurança nas operações industriais fez com que fossem
desenvolvidas técnicas de identificação dos principais riscos inerentes a um
determinado processo. O desenvolvimento de ferramentas de identificação e avaliação
de riscos possibilitou aos agentes institucionais responsáveis pela implementação da
PNMA a inclusão do estudo de riscos nos processo de licenciamento ambiental.
Em Estações de Tratamento de Água e Esgoto é muito comum a utilização de
Cloro Gasoso no processo de tratamento. O índice de toxicidade do cloro é
extremamente alto, sendo assim, a instalação e operação de unidades que utilizem cloro
traz consigo riscos elevados ao meio ambiente.
Por esses motivos, o presente trabalho propõe uma discussão a respeito dos
estudos de análise de riscos e sua inclusão em processos de licenciamento ambiental,
procurando-se identificar e avaliar os potenciais riscos associados à utilização de cloro
gasoso em estações de tratamento e, posteriormente, refletir criticamente a respeito do
modo como são empregados tais estudos em processos de licenciamento ambiental.
Como recurso metodológico principal, o trabalho lança mão de um estudo de caso
aplicado à ETE do município de São José do Rio Preto (SP).
Para tratar destas questões, o presente trabalho está estruturado da seguinte
maneira: no primeiro capítulo apresenta-se a introdução, salientando as justificativas e
contextualização da pesquisa e, a seguir, apresentam-se os objetivos do trabalho.
Posteriormente, por meio de uma revisão bibliográfica, procurou-se definir os principais
conceitos relacionados ao objeto de estudo. Sendo assim, foram definidos aspectos
relacionados à avaliação de riscos, bem como conceituados algumas questões
3
diretamente relacionadas à questão do uso do cloro em estações de tratamento de
esgotos.
Em seguida são apresentados os materiais e métodos utilizados no
desenvolvimento do estudo de caso. O capítulo 6 mostra os resultados obtidos na
aplicação do método escolhido, inclusive algumas observações de discussões sobre os
resultados. O capítulo seguinte contempla as discussões da pesquisa realizada. Ao final,
são apresentadas as referências bibliográficas utilizadas para a fundamentação e
elaboração da pesquisa.
4
2 OBJETIVOS
O objetivo geral deste trabalho é discutir como o “Estudo de avaliação de
riscos”, requisitado pela CETESB, está inserido no processo de Licenciamento
Ambiental para empreendimentos no estado de São Paulo, e qual a importância deste
estudo no processo de tomada de decisão quanto à viabilidade do empreendimento.
Este trabalho também tem como objetivo específico a elaboração de um estudo
de caso para aplicação das diretrizes de estudo de avaliação de riscos propostas pela
CETESB no licenciamento da Estação de Tratamento de Esgotos de São José do Rio
Preto.
5
6
3 ESTUDO DE AVALIAÇÃO DE RISCOS
3.1 Risco e Avaliação de Riscos
Do ponto de vista da ciência social, o risco tem sido tratado como um elemento
presente no cotidiano da sociedade moderna, que têm no risco um elemento intrínseco
ao desenvolvimento tecnológico (BECK, 1992). Segundo MOURA (2002), risco é a
probabilidade de perda ou danos em pessoas, sistemas e equipamentos, incluindo as
incertezas quanto à ocorrência de determinado evento perigoso.
Para KIRCHHOFF (2004), existem várias definições para risco, mas, de uma
maneira geral, risco pode ser entendido como a união de dois conceitos – probabilidade
e conseqüência. Desta maneira, a avaliação do risco busca definir métodos para avaliar
o quanto algo é arriscado tendo em vista a probabilidade de ocorrência e suas
conseqüências, tendo em vista a extensão dos danos causados.
Deve-se salientar que só há risco para sistemas e ou processos que apresentem,
por suas características, perigo. Por exemplo, uma panela fervendo constitui um perigo,
uma vez que pode causar um dano a algo ou ferimentos a alguém que seja exposto.
Considerar que alguém possa esbarrar na panela e derrubá-la gera uma estimativa de
probabilidade e severidade, ou seja, risco. A conexão entre o perigo e o risco pode ser
definida como evento. Desta maneira evento é a situação em que algo ou alguém fica
exposto ao risco.
A figura 1 busca ilustrar os conceitos de perigo e risco e como estes conceitos
estão relacionados.
7
PERIGO
Gravidade do
Perigo
Probabilidade de
Ocorrência do
Evento Perigoso
RISCO
Exposição ao
Perigo
Probabilidade de o
perigo conduzir a
uma conseqüência
Figura 1 - Componentes do Risco (Adaptado de FONTANIVE, 2005)
A SRA (Society of risk Analysis), uma sociedade interdisciplinar de análise e
gerenciamento de riscos, define avaliação do risco como um exame detalhado com o
intuito de entender a natureza das conseqüências negativas e indesejadas à vida humana,
saúde, propriedade, ou meio ambiente; é o processo de quantificação das probabilidades
e conseqüências esperadas dos riscos identificados.
A quantificação do risco inclui definir o perigo, identificar o evento inicial que
causaria a exposição ao perigo, determinar as conseqüências da exposição e as
probabilidades de ocorrência (CARTEX e KNOX, 1990). De uma maneira geral,
portanto, o processo de avaliação dos riscos busca identificar os perigos relacionados a
uma atividade, os eventos perigosos e a freqüência de ocorrência dos eventos,
identificando e quantificando os danos à exposição.
8
Figura 2 - Fatores de Influência na Avaliação de Riscos (CETESB, 2003)
Análise ou Avaliação de Riscos Ambientais (empregam-se ambas as
terminologias, aparentemente sem distinções objetivas entre elas, ambas sob a sigla
ARA) é o processo através do qual os resultados das estimativas de risco são utilizados
para a gestão de riscos, caracterizando-os como toleráveis ou não, através da
comparação com critérios de tolerabilidade de riscos. “Perigos não identificados
constituem riscos não avaliados” (BALL e FLOYD, 1998).
3.2 Estudo de Avaliação de Riscos e Licenciamento Ambiental
No Brasil, com a publicação da Resolução no 01, de 23/01/86, do Conselho
Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), que instituiu a necessidade de realização do
Estudo de Impacto Ambiental (EIA) e do respectivo Relatório de Impacto Ambiental
(RIMA) para o licenciamento de atividades potencialmente causadores de significativos
impactos ao meio ambiente, os estudos de análise de riscos encontram respaldo para
serem incorporados nesse processo para determinados tipos de empreendimentos, de
forma que, além dos aspectos relacionados com a poluição crônica, também a prevenção
de acidentes maiores fosse contemplada no processo de licenciamento. Vale destacar o
pioneirismo do estado de São Paulo na incorporação de ARAs ao licenciamento
ambiental de atividades perigosas.
9
Atualmente o licenciamento ambiental de um empreendimento envolve diversas
etapas, em que são avaliados quesitos específicos do empreendimento:
Licença Prévia (LP): Fase na qual se atesta a viabilidade ambiental de um
empreendimento e atividades submetidas ao licenciamento. Tendo em vista a concepção
tecnológica, é considerado viável o empreendimento que tiver sua localização aprovada
em função dos impactos ambientais provocados e, simultaneamente, comprovar a
possibilidade de adoção de medidas de controle dos efeitos ambientais.
Licença de Instalação (LI): Aprovam o detalhamento tecnológico, em nível de
projeto executivo, com especial atenção às medidas de controle e prevenção de
impactos negativos.
Licença de Operação (LO): Concedida após a verificação efetiva da instalação
de todas as medidas de controle e mitigação de impactos negativos definidas nas etapas
anteriores, inclusive com a realização de testes que comprovem a funcionalidade das
medidas.
A avaliação de risco ambiental, nada mais é que uma ferramenta para tomada de
decisão no campo ambiental. A ARA busca, em linhas gerais, quantificar os riscos à
saúde humana, aos bens econômicos e aos ecossistemas, causados a partir de atividades
humanas (mas que podem incluir fenômenos naturais) que causam perturbações ao meio
ambiente.
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.
A figura 3 demonstra um exemplo de etapas seqüenciais na elaboração de uma
ARA.
10
Figura 3 - Etapas de Elaboração de um estudo de análise de riscos (Fonte:
CETESB, 2003)
11
3.3 Etapas da elaboração do estudo de avaliação de riscos
3.3.1 Caracterização do empreendimento e da região
O primeiro passo para a elaboração do estudo de análise riscos é a compilação
de dados relativos à localização e caracterização do empreendimento. A compilação de
dados é de grande importância para que seja possível caracterizar o sistema em estudo
nos aspectos construtivos e operacionais, bem como levantar as peculiaridades da região
onde se encontra ou será instalado.
De acordo com o “Manual de orientação para a elaboração estudos de Análise de
Riscos”, divulgado pela CETESB (2003) a caracterização do empreendimento deverá
incluir o levantamento dos seguintes dados:
• Localização e descrição física e geográfica da região, incluindo mananciais,
áreas litorâneas, sistemas viários e cruzamentos e/ou interferências com outros
sistemas existentes, entre outros aspectos;
• Distribuição populacional da região;
• Descrição física e layout da instalação, em escala;
• Carta planialtimétrica ou fotos aéreas que apresentem a circunvizinhança ao
redor da instalação;
• Características climáticas e meteorológicas da região;
• Substâncias químicas identificadas através de nomenclatura oficial e número
CAS, incluindo quantidades, formas de movimentação, armazenamento e
manipulação, contemplando suas características físico-químicas e toxicológicas.
Devem ser consideradas as matérias-primas, produtos auxiliares, intermediários
e acabados, bem como resíduos, insumos e utilidades;
• Descrição do processo e rotinas operacionais;
12
• Apresentação de plantas baixas das unidades e fluxogramas de processos, de
instrumentação e de tubulações;
• Sistemas de proteção e segurança.
3.3.2 Identificação dos perigos
De acordo com CETESB (2004), o perigo ilustra uma ou mais condições físicas
ou químicas, com potencial para causar danos às pessoas, à propriedade, ao meio
ambiente ou à combinação desses. Segundo Kirchhoff (2004), perigo é uma
característica de um sistema ou processo que apresenta um potencial de acidente (fogo,
explosão ou vazamento tóxico).
A identificação dos perigos consiste na aplicação de técnicas bem estruturadas a
fim de identificar possíveis seqüências de acidentes que possam gerar cenários de
riscos. Segundo CETESB (2004), a etapa de identificação dos perigos pode ser
precedida da elaboração de uma análise histórica de acidentes, com vistas a subsidiar a
identificação dos perigos na instalação em estudo.
Existem diversas técnicas para a identificação de perigos e elaboração de
cenários acidentais, sendo que a escolha da técnica a ser utilizada dependente do tipo de
empreendimento a ser avaliado e detalhamento necessário para o estudo de avaliação de
riscos. A seguir são listadas as principais técnicas de identificação de perigos.
a) Análise Preliminar de Perigos (APP);
A APP – Análise Preliminar de Perigos (PHA – Preliminary Hazard Analysis) é
uma técnica que teve origem no programa de segurança militar do Departamento de
Defesa dos EUA. Trata-se de uma técnica que tem por objetivo identificar os perigos
presentes numa instalação, que podem ser ocasionados por eventos indesejáveis.
13
Esta técnica pode ser utilizada em instalações na fase inicial de
desenvolvimento, nas etapas de projeto ou mesmo em unidades já em operação,
permitindo, nesse caso, a realização de uma revisão dos aspectos de segurança
existentes. A APP deve focalizar todos os eventos perigosos cujas falhas tenham origem
na instalação em análise, contemplando tanto as falhas intrínsecas de equipamentos, de
instrumentos e de materiais, como erros humanos. Na APP devem ser identificados os
perigos, as causas e os efeitos (conseqüências) e as categorias de severidade
correspondentes (Tabela 1), bem como as observações e recomendações pertinentes aos
perigos identificados, devendo os resultados serem apresentados em planilha
padronizada. A Tabela 2 apresenta um exemplo de planilha para a realização da APP.
14
Tabela 1 - APP - Classificação quanto à severidade (CETESB, 2004)
CATEGORIA DE
SEVERIDADE
EFEITOS
I – Desprezível Nenhum dano ou dano não mensurável.
II – Marginal Danos irrelevantes ao meio ambiente e a
comunidade externa
III – Crítica Possíveis danos ao meio ambiente devido a
liberação de substâncias químicas tóxicas ou
inflamáveis, alcançando áreas externas à
instalação. Pode provocar lesões de gravidade
moderada a população externa ou impactos
ambientais com reduzido tempo de recuperação
IV - Catastrófica Impactos ambientais devido à liberação de
substâncias químicas tóxicas ou inflamáveis,
atingindo áreas externas a instalação. Provoca
mortes ou lesões graves à população externa ou
impactos ao meio ambiente com tempo de
recuperação elevado
Tabela 2 - Exemplo de planilha para Análise Preliminar de Perigos
(CETESB, 2004)
P
ERIGO
C
AUSA
E
FEITO
SEVER
IDADE
RECOMEND
AÇÕES E
OBSERVAÇÕES
15
b) Análise de Perigos de Operabilidade (Hazard and Operability Analysis –
HazOp);
A Análise de Perigos e Operabilidade é uma técnica para identificação de
perigos projetada para estudar possíveis desvios (anomalias) de projeto ou na operação
de uma instalação.
O HazOp consiste na realização de uma revisão da instalação, a fim de
identificar os perigos potenciais e/ou problemas de operabilidade, por meio de uma série
de reuniões, durante as quais uma equipe multidisciplinar discute metodicamente o
projeto da instalação. O líder da equipe orienta o grupo através de um conjunto de
palavras-guia que focalizam os desvios dos parâmetros estabelecidos para o processo ou
operação em análise.
Parâmetros de controle pertinentes, como vazão, pressão, temperatura,
concentração e tempo são escolhidos e, então, o efeito do desvio de cada parâmetro é
examinado. A equipe deve identificar as causas de cada desvio e, caso surja uma
conseqüência de interesse, avaliar os sistemas de proteção para determinar se estes são
suficientes. A técnica é repetida até que cada seção do processo e equipamento de
interesse tenha sido analisada.
Alguns exemplos de palavras-guia, parâmetros de processo e desvios, estão
apresentados nas Tabelas 3 e 4.
16
Tabela 3 - HazOp – Palavras-Guia (CETESB, 2003)
PALAVRA-GUIA SIGNIFICADO
Não Negação da intenção do projeto
Menor Diminuição quantitativa
Maior Aumento quantitativo
Parte de Diminuição qualitativa
Bem como Aumento qualitativo
Reverso Oposto lógico da intenção de projeto
Outro que Substituição completa
17
Tabela 4 - HazOp - Parâmetros, palavras-guias e desvios (CETESB, 2003)
PARÂMETRO PALAVRA-GUIA DESVIO
Fluxo
Não Sem Fluxo
Menor Menor Vazão
Maior Maior Vazào
Reverso Fluxo Reverso
Pressão Menor Pressão Baixa
Maior Pressão Alta
Temperatura
Menor Baixa
Temperatura
Maior Alta Temperatura
Nível Menor Nível Baixo
Maior Nível Alto
Os principais resultados obtidos do HazOp são:
• Identificação de desvios que conduzem a eventos indesejáveis;
• Identificação das causas que podem ocasionar desvios do processo;
• Avaliação das possíveis conseqüências geradas por desvios operacionais;
• Recomendações para a prevenção de eventos perigosos ou minimização de
possíveis conseqüências.
Em instalações novas o HazOp deve ser desenvolvido na fase em que o projeto
se encontra razoavelmente consolidado, pois o método requer consultas a desenhos e
plantas de disposição física da instalação, entre outros documentos.
18
c) Análise de Modos de Falhas e Efeitos – AMFE (Failure Mode and Effects
Analysis-FMEA);
A AMFE é a metodologia de análise que leva em consideração todos os
componentes do sistema que possuem probabilidade de falhas. O foco principal da
análise são os componentes de controle e segurança, cujo mau funcionamento poderia
afetar a segurança de operação. Exemplos típicos são instrumentos transmissores,
controladores, válvulas, bombas, etc.
Os componentes-chaves identificados são listados em uma tabela de dados e
analisados individualmente sobre os seguintes critérios:
• Modo de Falha Potencial (Aberto, Fechado, Ligado, Desligado, Vazamentos,
etc.);
• Conseqüência da Falha, efeito em outros componentes e efeito em todo o
sistema;
• Classe de perigo (Alta, Moderada, Baixa);
• Probabilidade de Falha;
• Método de Detecção.
Após a identificação dos componentes e análise dos respectivos riscos
associados os resultados devem ser expostos em uma tabela padrão salientando causas e
efeitos de cada falha de componentes.
d) Técnica de BrainStorming “What if”?;
Consiste em uma técnica de Brainstorming para explorar possibilidades e
considerar os resultados de eventos indesejados ou inesperados. Durante o processo de
19
análise são formuladas perguntas do tipo “E se...” a fim de se fazer uma revisão do
sistema a ser estudado e identificar possíveis erros de projeto.
e) Árvore de Falhas
A Análise por Árvore de Falhas (AAF) é uma técnica dedutiva que permite
identificar as causas básicas de acidentes e de falhas num determinado sistema, além de
possibilitar a estimativa da freqüência com que uma determinada falha pode ocorrer. A
estimativa das freqüências de ocorrência dos eventos iniciadores deverá também
considerar a aplicação de técnicas de confiabilidade humana para a avaliação das
probabilidades de erros antropogênicos que possam contribuir para a ocorrência dos
cenários acidentais.
Na aplicação da metodologia, cria-se uma árvore selecionando-se um evento
iniciante e identificando todas as possíveis causas de ocorrência do evento. Ao final, a
probabilidade para a ocorrência de um evento danoso corresponde à integração das
probabilidades de cada evento que compõe a cadeia identificada.
3.3.3 Estimativa de probabilidade e freqüência
Nas instalações em que os efeitos físicos extrapolem os limites da empresa e
afetem pessoas, os riscos do empreendimento devem ser calculados; para tanto, deverão
ser estimadas as freqüências de ocorrência dos cenários acidentais identificados.
(CETESB, 2003)
Em alguns estudos de análise de riscos, as freqüências de ocorrência dos
cenários acidentais poderão ser estimadas através de registros históricos constantes de
bancos de dados ou de referências bibliográficas, desde que, efetivamente, tenham
representatividade para o caso em estudo. Segundo KIRCHHOFF (2004) são
20
determinantes para a estimativa da probabilidade de ocorrência de um evento
indesejado:
• Desenvolvimento de cenários de acidentes;
• Coleta de dados da indústria e/ou empreendimento;
• Identificação dos contribuidores “chave” e suas influências nos cenários
acidentais;
3.3.4 Caracterização e Indicadores de Risco
De acordo com a visão da CETESB, os riscos a serem avaliados devem
contemplar o levantamento de possíveis vítimas fatais, bem como os danos à saúde da
comunidade existente nas circunvizinhanças do empreendimento.
Sendo o risco uma função que relaciona as freqüências de ocorrências de
cenários acidentais e suas respectivas conseqüências, em termos de danos ao homem,
pode-se, com base nos resultados quantitativos obtidos nas etapas anteriores do estudo,
estimar o risco de um empreendimento.
Caso as conseqüências dos cenários acidentais extrapolem os limites do
empreendimento, os riscos deverão ser estimados e apresentados na forma de “Risco
Social” e “Risco Individual”.
3.3.4.1 Risco Individual
Para KIRCHHOFF (2004), Risco individual é a probabilidade de ferimento,
fatalidade ou doença no caso do indivíduo exposto, dentro de uma população.
Risco Individual pode também ser definido, segundo CETESB, (2003), como:
Risco para uma pessoa presente na vizinhança de um perigo, considerando a natureza da
injúria que pode ocorrer e o período de tempo em que o dano pode acontecer.
21
Desta maneira, podemos concluir que o risco individual, dentro de um cenário
acidental, leva em consideração os danos causados a uma pessoal levando em
consideração a natureza e tempo de exposição a determinada condição potencialmente
perigosa a saúde.
O risco individual pode ser estimado para aquele indivíduo mais exposto a um
perigo, para um grupo de pessoas ou para uma média de indivíduos presentes na zona
de efeito. Para um ou mais acidentes, o risco individual tem diferentes valores.
Para o cálculo do risco individual num determinado ponto da vizinhança de uma
planta industrial, pode-se assumir que as contribuições de todos os eventos possíveis são
somados. Dessa forma, o risco individual total num determinado ponto pode ser
calculado pelo somatório de todos os riscos individuais nesse ponto, conforme
apresentado a seguir:
Onde:
RIx,y = risco individual total de fatalidade no ponto x,y; (chance de fatalidade por
ano (ano-1))
RIx,y,i = risco de fatalidade no ponto x,y devido ao evento i; (chance de fatalidade
por ano (ano-1))
n = número total de eventos considerados na análise.
Os dados de entrada na equação anterior são calculados a partir da equação:
Onde:
RIx,y,i = risco de fatalidade no ponto x,y devido ao evento i; (chance de fatalidade
por ano (ano-1))
Fi = freqüência de ocorrência do evento final i;
22
Pfi = probabilidade que o evento i resulte em fatalidade no ponto x,y, de acordo
com os efeitos resultantes das conseqüências esperadas.
3.3.4.2 Risco Social
O risco social é definido, segundo a CETESB (2004) como: Risco para um
determinado número ou agrupamento de pessoas expostas aos danos de um ou mais
acidentes. Sendo assim, o Risco Social envolve a estimativa de incidência de
determinado risco individual dentro de um grupo populacional.
3.3.4.3 Indicadores de Risco
Os indicadores de risco devem ser desenvolvidos para ambos os riscos –
individuais e sociais – e devem ser apresentados com linguagem simples. O risco às
pessoas normalmente é apresentado em termos de fatalidades, já que é difícil definir
uma graduação quanto a importância de ferimentos, que modo que possa haver
comparação entre os resultados.
Existem três principais formas de se expressar o risco associado a um
empreendimento:
a) Plotagem dos Contornos de Risco (do inglês, Risk Contour Plot): Figura
onde são traçadas linhas “iso-risco” para ferimentos e fatalidades;
b) Perfil de Risco (Risk Profile): Gráfico de freqüências esperadas x distância
das fontes, ou freqüência x magnitude das conseqüências;
c) Curva F-N (Freqüência - Número): Gráfico logarítmico do número de
fatalidades pela freqüência de N ou mais fatalidades.
A figura 4 mostra um exemplo de contornos de risco, onde o risco individual é
apresentado por meio de diversos contornos de risco plotados na zona de efeito de um
acidente. Locais de vulnerabilidades específicas, como por exemplo, escolas, hospitais e
23
áreas de grande concentração de pessoas, deverão ser facilmente identificados por meio
dessa forma de representação do risco.
Figura 4 - Exemplo de plotagem dos contornos de risco (Fonte: CETESB)
A figura 5 mostra a curva F-N adotada pela CETESB no estado de São Paulo.
Os riscos situados na região entre as curvas limites dos riscos intoleráveis e
negligenciáveis, denominada ALARP (As Low As Reasonably Practicable), embora
situados abaixo da região de situações intoleráveis, devem ser reduzidos tanto quanto
possível.
24
Figura 5- Exemplo de gráfico F-N (CETESB)
3.3.4.4 Critérios de Aceitabilidade de Riscos
Após os cálculos de probabilidade e freqüência de eventos potencialmente
causadores de danos deve avaliar se tais danos são aceitáveis ou não para o conjunto
empreendimento/localização. Para fazer tal avaliação é necessária a adoção de critério
de aceitabilidade de riscos.
O estabelecimento de níveis aceitáveis de riscos envolve uma discussão de
tolerabilidade, a qual depende de critérios pessoais e por vezes subjetivos. Sendo assim,
cada país possui um nível de tolerabilidade que, de certa forma, reflete a pressão da
sociedade sobre o potencial dano que a execução e operação de determinado
empreendimento representa a região na qual está inserido.
Apesar da metodologia subjetiva na adoção de critérios, de uma maneira geral,
tem-se adotado faixas de níveis de tolerância que limitam riscos em aceitáveis,
gerenciáveis e inaceitáveis.
No Brasil, a referência de tolerância de riscos é a publicação intitulada “Termo
de Referencia para a Elaboração de Estudos de Análise de Riscos”, elaborada pela
Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB, 2003), vinculada à
Secretaria do Meio Ambiente do estado de São Paulo. Segundo a própria publicação da
CETESB, a tolerância de riscos foi adotada assumindo valores médios entre critérios
internacionais vigentes na época da publicação.
Para o risco social foi adotada uma curva de tolerabilidade (Figura 4) indicando
regiões de riscos aceitáveis, gerenciáveis e inaceitáveis.
Para o risco individual, foram estabelecidos os seguintes limites para
empreendimentos no estado de São Paulo:
• Risco máximo tolerável: 1 x 10-5 ano-1;
25
• Risco negligenciável (Aceitável): Menor que 1 x 10-6 ano-1.
Embora o termo de referência publicado pela CETESB alegue ter adotado os
valores de riscos toleráveis com base em legislações internacionais vigentes, a
comparação entre tais valores não reflete o mesmo cenário.
Analisando a figura 6, que mostra a comparação de valores de aceitabilidade de
risco em diversos países, percebemos que os critérios adotados no Estado de São Paulo
se encontram mais toleráveis comparados aos outros países.
O aumento dos critérios de tolerância a riscos faz com que os órgãos
responsáveis pelas tomadas de decisão se tornem reféns desta permissividade temendo
viabilizar empreendimentos que não possuem a mínima segurança para a população e
para o meio ambiente. Desta maneira percebemos que a obrigatoriedade de um
empreendedor em garantir que seu projeto seja “seguro”, ao ser implantado e operado
no local de interesse, fica comprometida.
26
Figura 6 - Comparação de aceitabilidade de risco em diversos países (Fonte:
MONTAÑO, 2008 - adaptado de KIRCHHOFF, 2004)
À parte os motivos e critérios adotados para o estabelecimento da tolerância aos
riscos, para a aprovação de um empreendimento no Estado de São Paulo deverão ser
atendidos os critérios de risco social e individual conjuntamente, ou seja, as curvas de
risco social e individual deverão estar situadas na região negligenciável (ou aceitáveis)
ou na região ALARP (Gerenciável).
Entretanto, nos casos em que o risco social for considerado atendido, mas o risco
individual for maior que o risco máximo tolerável, a CETESB, após avaliação
específica, poderá considerar o empreendimento aprovado, uma vez que o enfoque
principal na avaliação dos riscos está voltado aos impactos decorrentes de acidentes
27
maiores, afetando agrupamentos de pessoas, sendo, portanto, o risco social o índice
prioritário nesta avaliação.
3.4 Modelos para Análise de Conseqüências
A análise de riscos pressupõe o conhecimento dos acidentes e as possíveis
conseqüências do evento. Desta maneira, necessita-se de modelos que descrevam e
quantifiquem os eventos e as conseqüências estudadas.
3.4.1 Modelos de Taxa de Vazamento
Existem diversos modelos para quantificar vazamentos. A maioria dos
vazamentos ocorridos em sistemas confinados ocorre por conseqüência de rupturas em
vasos ou tubulações, pelo desgaste das juntas e abertura de válvulas. O destaque dos
acidentes se dá quando ocorre vazamento de substância tóxicas e/ou inflamáveis.
A seguir são apresentados alguns modelos de vazamento (AICHE, 2000).
3.4.1.1 Modelo de Vazamento de Líquidos
A taxa de descarga mássica de líquidos para tanque pode ser determinada
utilizando-se a equação abaixo.
Onde:
m= taxa de descarga [Kg/s];
Ah= Área de abertura do orifício [m²];
g = Constante de aceleração da gravidade [m/s²];
ρL= Densidade do Fluido [Kg/m³];
P0 = Pressão de Armazenamento [Pa];
P1 = Pressão Ambiente [Pa];
HL = Altura do Líquido acima do ponto de vazamento [m];
28
Cd = Coeficiente de Descarga.
A equação pode ser aplicada para tanque com qualquer geometria. De uma
maneira geral, a descarga de massa tende a diminuir com o tempo de vazamento e a taxa
máxima ocorre nos primeiros instantes do vazamento.
A equação pode ser simplificada levando em consideração que nos casos de
tanques pressurizados, a diferença de pressão interna e externa ao tanque – pressão essa
responsável pelo vazamento – é muito maior que a pressão causada pela altura do
líquido em relação ao orifício de vazamento. Desta maneira temos:
Sob pressão, dentro do tanque, o gás se torna liquefeito. Quando ocorre
vazamento de um gás liquefeito, parte do líquido é rapidamente vaporizado, devido a
diferença de pressão. Essa fração vaporizada recebe a denominação de fração
“flasheada” e pode ser calculada pela seguinte equação:
Ff = Fração “flasheada”;
Cpl = Calor Específico do Líquido a temperatura constante [J/Kg K];
T1 = Temperatura do Produto no Sistema [K];
Teb = Temperatura de ebulição do produto a 1 atm [K];
Hvap = Entalpia ou calor de evaporação [J/Kg].
Desta maneira, parte do produto dará formação a uma nuvem de gás. A parcela
não “flasheada” irá acumular-se no solo, formando uma poça. Sendo assim, o valor da
fração “flasheada” encontra-se entre 0 e 1. Se o valor da fração for igual 1 um, significa
que a totalidade do produto vazado contribuiu para a formação da nuvem de vapor.
29
3.4.1.2 Modelo de Vazamento de Gás
Segundo YUHUA et al., 2003, no caso de vazamento de gás por um orifício, o
valor da taxa de vazamento se faz pela distinção do fluxo sônico e subsônico. A
distinção entre os fluxos deverá ser determinada pela razão crítica de pressão, definida
pela equação:
Onde:
P1 = Pressão no Ambiente [Pa];
P0 = Pressão no Sistema [Pa];
γ = Relação de Calores Específicos ;
Se a velocidade de saída do gás for próxima à velocidade do som naquele
ambiente, o escoamento se encontra em condições críticas. Se a velocidade for menor
que a velocidade do som, defini-se o escoamento como subsônico.
O escoamento subsônico é definido pela seguinte condição:
Para as condições de escoamento subsônico, assume-se que o processo de é
adiabático e os efeitos de fricção da parede do orifício são desprezíveis. Neste caso, a
velocidade do gás e a taxa de descarga podem ser calculadas pela equação:
Onde:
m = taxa de descarga mássica [kg/s];
Ah = Área do Orifício [m²];
30
ρ = Densidade [kg/m³].
Para as condições de escoamento crítico o fluxo de massa e a velocidade de
saída do gás podem ser calculados por:
3.4.1.3 Modelo de Vazamento de Líquido em Tubulações
A modelagem de vazamentos de líquidos em tubulações de dá pela aplicação
direta da equação de Bernoulli. Assumindo a densidade do líquido constante, a equação
expressa a velocidade de descarga considerando todas as perdas de carga do sistema.
Desta maneira temos:
Onde:
Pa = Pressão do Ponto A [Pa];
Pb = Pressão no ponto B [Pa];
Za = Altura do Fluido no Ponto A [m];
Zb = Altura do Fluido no Ponto B [m];
g = Aceleração da gravidade [m/s²];
gc = Fator de proporcionalidade de Newton´s [=1];
Va = Velocidade no Ponto A;
Vb = Velocidade no Ponto B.
31
3.4.1.4 Modelo de Vazamento de Duas Fases para Tanques
O método é utilizado para estimar a taxa de descarga de duas fases gás-líquido
quando o líquido se encontra sob pressão e o vazamento ocorre na fase vapor. Nessas
condições, o arraste da fase líquida deve ser considerada no cálculo da vazão de
descarga. Neste caso considera-se:
Q = Vazão de descarga [Kg/s];
Ah= Área de abertura do orifício [m²];
Dm= Densidade da Mistura [Kg/m³];
P0 = Pressão de Armazenamento [Pa];
P1 = Pressão Ambiente [Pa];
Cd = Coeficiente de Descarga.
No qual:
Onde:
Dm = Densidade da Mistura [Kg/m³];
Ff = Fração “flasheada”;
Dv = Densidade do Vapor [Kg/m³];
Dl = Densidade do Líquido [Kg/m³];
32
3.4.1.5 Taxa de Emissões de Poças
Devido ao vazamento de líquidos, e a posterior formação de poça, há troca de
calor entre o ambiente e o líquido derramado. Essa troca de calor fará com que o líquido
seja evaporado e portanto contribua para a formação de uma nuvem de vapor.
A modelação da evaporação de poças depende da volatilidade do material,
temperatura de ebulição do líquido e da temperatura ambiente.
Um dos principais fatores de determinação da taxa de evaporação é a dimensão
da interface líquido-gás, ou seja, a dimensão da poça. A dimensão da poça depende da
sua taxa de alimentação, das características do produto e das características do local e
solo.
Segundo LESS (1980), a equação utilizada para o cálculo do fluxo de
vaporização de um líquido volátil é:
Onde:
Ev = Taxa de Evaporação [Kg/s];
U = Velocidade do Vento [cm/s];
P0 = Pressão de Vapor do Líquido [dyn/cm²];
M = Massa Molecular [e]
T = Temperatura do Líquido [K];
R = Raio da Poça [cm]
No caso da evaporação de um líquido frio, a evaporação é regida pela taxa de
calor transferido do solo por condução.
33
3.4.2 Modelagem para Dispersão de Gás Cloro
O risco associado à dispersão de gases tóxicos associados a acidentes
catastróficos fez com que o interesse pelo estudo da dispersão das nuvens tóxicas na
atmosfera aumentasse. Em um estudo de análise de riscos o estudo da dispersão é de
grande importância, pois permite a modelação do acidente identificando as áreas de
risco e comportamento das plumas de gases densos.
Entre os diversos modelos de dispersão atmosférica, a dispersão de nuvens ou
plumas densas apresenta um comportamento bastante diferente comparado aos gases
neutros. Neste trabalho foi utilizado o modelo SLAB de dispersão de gases densos.
SLAB é um modelo desenvolvido pelo “Lawrence Livermore National
Laboratory’s” (EUA), apropriado para simular a dispersão de gases mais densos que o
ar. Os tipos de emissão tratados por este modelo incluem: emissão de poça no solo,
emissão por jato horizontal elevado, emissão por jato vertical elevado ou de estaca e
uma emissão volumétrica instantânea. A dispersão é calculada resolvendo-se as
equações de conservação de massa, “momentum” e energia. As equações calculam as
médias no espaço de forma que a nuvem é tratada como uma pluma em regime
permanente, uma bufada transiente ou uma combinação dos dois dependendo da
duração da emissão.
Através da Figura 7 podemos observar a dispersão da nuvem densa no espaço.
34
Figura 7 - Representação da dispersão da nuvem de gás denso pelo modelo
SLAB (Fonte: ERMAK, 1990)
O programa ALOHA de modelação da dispersão da pluma utiliza as seguintes
equações para quantificar os parâmetros de dispersão:
Onde:
C(x) = Concentração Volumétrica;
Ma = Peso Molecular do Ar;
Ms = Peso Molecular do Produto Vazado;
m = massa;
A concentração no modelo SLAB é dada por:
Onde:
35
Onde:
C(x,y,z) = Concentração Volumétrico no ponto (x,y,z);
C(x) = Concentração volumétrica Média;
C1(y,b,β) = Função do perfil horizontal;
C2(z,Zc,σ) = Função do Perfil Vertical;
X = Distância Longitudinal;
Y = Distância Transversal;
Z = Distância Vertical;
Zc = Parâmetro de Altura da Nuvem;
B = Metade da Largura da Nuvem;
b = Parâmetro de Forma;
h = Altura da Nuvem;
erf = função de erro e;
ρ = densidade;
T = Temperatura;
u = Velocidade da Nuvem.
36
Em geral, tamanho da zona de dispersão depende da quantidade de material
liberado, da densidade, volatilização, condições atmosféricas e limite de toxidade. Desta
maneira além das importantes influências da quantidade liberada e taxa de liberação,
deve-se estudar e identificar as condições e parâmetros atmosféricos relevantes para a
dissipação da nuvem densa.
3.4.3 Parâmetros Atmosféricos
A dispersão da nuvem de um gás denso depende fortemente da interação com as
condições atmosféricas do local. Por isso, na modelação de uma pluma de gás denso é
muito importante levar em consideração alguns parâmetros de caracterização.
A velocidade dos ventos e a intensidade da radiação solar são parâmetros mais
importantes na definição da estabilidade atmosférica. Para a aplicação da modelagem, a
estabilidade atmosférica foi dividida em 6 classes sendo:
• Classe A – Extremamente Instável • Classe D – Neutra
• Classe B – Moderadamente Instável • Classe E – Levemente Estável
• Classe C – Levemente Instável • Classe F - Estável
A classificação da estabilidade atmosférica em função das velocidades dos
ventos, radiação sola e nebulosidade, é dada de acordo com a tabela 5.
37
Tabela 5 - Classificação da estabilidade atmosférica em função da velocidade
dos ventos e radiação solar (Fonte: FONTANIVE, 2005; AICHE, 2000)
No caso de um vazamento ocorrer e a estabilidade atmosférica for da classe F, a
pluma será horizontal, com largura reduzida e atingirá longas distâncias antes de atingir
o solo. A Pluma ainda terá como característica a dispersão de altas concentrações do
produto.
Por outro lado, se o vazamento ocorrer em classe de estabilidade A, a Pluma será
irregular. Sua largura crescerá rapidamente devido ao arraste de ar, no entanto a pluma
terá comprimento e concentrações bem menores.
Desta maneira podemos resumir o efeito salientando que quanto maior a
turbulência atmosférica, maior será a diluição do poluente e, portando menor será a
concentração do produto em um determinado ponto de estudo.
Na figura 8, podemos observar o comportamento da nuvem densa nas diversas
classes de condição atmosférica.
38
Figura 8 - Comportamento das nuvens densas em função das classes
39
3.5 Estações de Tratamento de Esgotos (ETE)
Segundo Di Bernardo & Dantas (2005), estima-se que, no Brasil, 60% das
internações hospitalares estejam relacionadas às deficiências do saneamento básico.
Segundo estimativas da Associação Brasileira de Entidade do Meio Ambiente
(ABEMA), cerca de 80 % dos esgotos do País não recebem qualquer tipo de tratamento
e são despejados diretamente em mares, rios, lagos e mananciais, contribuindo
seriamente para a deterioração da água passível de ser usada como fonte de
abastecimento.
Existe hoje uma grande preocupação em relação ao grau de tratamento e ao
destino final de esgotos, a suas conseqüências sobre o meio ambiente, à qualidade das
águas, e seus usos e benefícios. Hoje em dia, este é um assunto que chama a atenção não
apenas dos engenheiros, especialistas e técnicos, mas igualmente das organizações
ambientalistas e comunitárias, e da sociedade (Jordão & Pessôa, 2005).
O tratamento adequado de esgotos é determinado através dos seguintes tipos de
padrão ou diretrizes que tangem à qualidade da água em corpos d’água e ao reuso de
efluentes tratados (Von Sperling, 2005):
• Padrões de lançamento no corpo receptor;
• Padrões de qualidade do corpo receptor;
• Padrões ou diretrizes de qualidade para determinado uso de efluente tratado.
Neste sentido, a remoção dos poluentes no tratamento, de forma a adequar o
efluente a uma qualidade desejada ou padrão de qualidade vigente, está associada aos
conceitos de nível de tratamento e eficiência no tratamento.
O tratamento dos esgotos é usualmente classificado através dos seguintes níveis:
preliminar, primário secundário e terciário. A Tabela 6 apresenta os tipos de remoção
associados a cada nível de tratamento.
40
Tabela 6 - Níveis de tratamento dos esgotos
Nível Remoção
Preliminar (predominam mecanismos físicos)
• Sólidos em suspensão grosseiros (materiais de maiores dimensões e areia).
Primário (predominam mecanismos físicos)
• Sólidos em suspensão sedimentáveis. • DBO em suspensão (associada à matéria orgânica componente dos
sólidos em suspensão sedimentáveis).
Secundário (predominam mecanismos biológicos)
• DBO em suspensão (caso não haja tratamento primário: DBO associada à matéria orgânica em suspensão, presente no esgoto bruto).
• DBO em suspensão finamente particulada (caso haja tratamento primário: DBO associada à matéria orgânica em suspensão não sedimentável, não removida no tratamento primário).
• DBO solúvel (associada à matéria orgânica na forma de sólidos dissolvidos, presentes, tanto nos esgotos brutos, quanto no efluente do eventual tratamento primário, uma vez que sólidos dissolvidos não removidos por sedimentação).
Terciário (mecanismos selecionados de acordo com remoção desejada)
• Nutrientes. • Organismos patogênicos. • Compostos não biodegradáveis. • Metais pesados. • Sólidos inorgânicos dissolvidos. • Sólidos em suspensão remanescentes.
Fonte: adaptado de Von Sperling (2005)
3.5.1 Sistemas de Desinfecção
A desinfecção de esgotos sanitários não visa eliminação total de
microorganismos (esterilização), conforme ocorre na medicina e na indústria de
alimentos. Desinfetar esgotos é uma prática que busca inativar seletivamente espécies
de organismos presentes no esgoto sanitário, em especial aquelas que ameaçam a saúde
humana, em consonância com padrões de qualidade estabelecidos para diferentes
situações, como, por exemplo, reuso em fins considerados menos nobres (rega de
jardins, irrigação, limpeza de veículos e pisos em geral, descarga de vasos sanitários,
água de reposição em sistemas de ar condicionado, entre outros).
Os mecanismos envolvidos na desinfecção dos organismos patogênicos podem
ser reunidos em três grupos (DANIEL, 2001):
• Destruição ou danificação da parede celular, do citoplasma ou do núcleo
molecular. O agente desinfetante atua sobre componentes destas estruturas
41
celulares, impedindo que desenvolvam suas funções elementares
adequadamente.
• Alteração de importantes compostos envolvidos no catabolismo, tais como
enzimas e seus substratos, alterando o balanço de energia na célula.
• Alteração nos processos de síntese e crescimento celular, mediante alteração de
funções, tais como a síntese de proteínas, de ácidos nucléicos e coenzimas.
Em nosso país, não tem sido usual desinfetar esgoto tratado, em razão de seu
elevado custo e por questões de ampla deficiência na capacidade de tratamento
instaladas em nossas cidades. Não obstante, a exigência de alguns órgãos ambientais
estaduais de fazer cumprir a legislação para os corpos d’água de classe 2 e o elevado
custo da água potável em alguns centros urbanos, tem modificado este quadro.
Segundo Jordão e Pessôa (2005), a cloração tem sido a principal forma de
desinfecção praticada nas estações de tratamento de esgoto. Não obstante, recentemente
se tem dado particular atenção aos efeitos da cloração sobre a matéria orgânica presente
no esgoto, à formação de compostos organoclorados e trihalometanos, e a eventuais
conseqüências carcinogênicas. Assim, tem-se verificado grande evolução na prática da
desinfecção, nos países desenvolvidos, e mesmo no Brasil já se observam novas formas
de tratamento.
A Tabela 7 apresenta os principais processos para remoção de organismos
patogênicos no tratamento dos esgotos e a Tabela 8 apresenta as principais vantagens e
desvantagens dos mesmos.
Tabela 7 - Principais processos para remoção de organismos patogênicos no
tratamento dos esgotos
42
Processo Comentários
Cloração • O cloro mata os microorganismos patogênicos. • São necessárias elevadas dosagens, o que encarece o processo. Quanto maior a prévia
remoção de matéria orgânica, menor a dosagem requerida de cloro. • Há certa preocupação com relação à geração de subprodutos tóxicos aos seres humanos,
mas deve-se levar em consideração o grande benefício em termos de saúde pública de remoção de patogênicos.
• Em corpos d’água, deve-se ter também a preocupação com a toxicidade causada pelo cloro residual aos seres aquáticos do corpo receptor. O cloro residual deve apresentar valores bem baixos, freqüentemente exigindo uma descloração.
• Em vários países em desenvolvimento, há bastante experiência com cloração na área de tratamento de água.
Ozonização • O ozônio é um agente bastante eficaz para a remoção de patógenos. • A ozonização é usualmente cara, embora os custos estejam se reduzindo, tornando esta
alternativa competitiva, em determinadas circunstâncias. • Há menor experiência com ozonização na maior parte dos países em desenvolvimento.
Radiação ultravioleta
• A radiação ultravioleta, gerada por lâmpadas especiais, impede a reprodução dos agentes patogênicos.
• Não geração de subprodutos tóxicos. • Idealmente, o efluente deve ser bem clarificado, para que a radiação possa penetrar bem
na massa líquida. • Este processo tem se desenvolvido bastante recentemente, tornando-se competitivo ou
mais vantajoso que a cloração em várias aplicações.
Membranas • A passagem dos esgotos tratados por membranas de diminutas dimensões (ultrafiltração, nanofiltração) constitui-se em uma barreira física aos microorganismos patogênicos, os quais são de maiores dimensões que os poros.
• O processo é bastante interessante, e não introduz produtos químicos no líquido. • Os custos são ainda elevados, mas têm-se reduzido bastante recentemente.
Fonte: Adaptado de Von Sperling (2005).
43
Tabela 8 - Principais vantagens e desvantagens dos processos de desinfecção de
esgotos mais utilizados
Processos Vantagens Desvantagens
Cloração • Tecnologia amplamente conhecida. • Menor custo. • Cloro residual prolonga a desinfecção e
indica a eficiência do processo. • Efetiva e confiável para uma grande
variedade de patógenos. • Oxidação de certos compostos orgânicos
e inorgânicos. • Flexibilidade de dosagens.
• Cloro residual é tóxico; requer descloração.
• Todas as formas de cloro são altamente corrosivas e tóxicas.
• As reações com cloro geram compostos potencialmente perigosos (trihalometanos – THM).
• Aumenta os sólidos totais dissolvidos. • Cloro residual é instável na presença
de materiais que demandam cloro. • Alguns patógenos são resistentes.
Cloração/ Descloração
• Tecnologia bem desenvolvida. • Efetiva e confiável para uma grande
variedade de patógenos. • Oxidação de certos compostos orgânicos
e inorgânicos. • Flexibilidade de dosagens.
• Requer adição de produtos químicos para eliminar cloro residual.
• Elimina o efeito residual da desinfecção com cloro.
• Gera subprodutos potencialmente perigosos.
• Aumenta os sólidos totais dissolvidos. • Alguns patógenos são resistentes.
Ozonização • Mais efetivo na destruição de vírus e bactérias que o cloro.
• Utiliza curto tempo de contato. • Não gera residuais perigosos. • Não resulta em recrescimento de
bactérias, exceto as protegidas pelo material particulado.
• É gerado “in situ”, com fácil armazenamento e manuseio.
• Eleva o oxigênio dissolvido no efluente tratado.
• Baixas doses podem não inativar alguns vírus, esporos e cistos.
• Tecnologia mais complexa que a desinfecção com cloro ou UV.
• O3 é muito reativo e corrosivo. • Não é econômico para esgotos com
elevados teores de SS, DBO ou DQO. • O3 é extremamente irritante e
possivelmente tóxico. • O custo do tratamento pode ser
relativamente alto.
Ultravioleta • Efetivo na inativação de vírus e esporos. • Não necessita de geração, manuseio,
transporte ou estocagem de produtos químicos.
• Não gera efeitos residuais prejudiciais. • Operação simples. • Tempo de contato muito curto (da ordem
de dezenas de segundos). • Menor demanda de espaço que os outros
processos.
• Baixas dosagens não inativam alguns vírus, eporos e cistos.
• Os microorganismos podem se multiplicar através da fotorreativação ou recuperação no escuro.
• Necessita de controle da formação de biofilmes nos reatores de contato.
• É sensível à turbidez e sólidos suspensos totais no esgoto.
• É mais caro que a cloração, e mais barato que a cloração-descloração.
Filtração terciária
• Melhora significativa da qualidade físico-química da qualidade do efluente.
• Realiza a remoção complementar de fósforo do esgoto.
• Eficiente na remoção de ovos e larvas de helmintos e cistos de protozoários.
• Eficiência variável e inespecífica com relação aos patógenos.
• Requer produtos químicos de coagulação-floculação.
• Funcionamento intermitente, devido à necessidade de lavagem dos filtros.
• Demanda operacional com nível intermediário.
Fonte: adaptado de Gonçalves (2003)
44
3.5.2 Utilização de Cloro Gasoso em sistemas de desinfecção
O cloro gasoso, na verdade, é fornecido sob a forma de gás liquefeito sob alta
pressão, para ser aplicado diretamente como gás ou como solução aquosa. Um sistema
de cloração com emprego de cloro gasoso ou líquido é composto por (Di Bernardo e
Dantas, 2005:
d) Área de armazenamento do produto em cilindros, carretas ou tanques
estacionários.
e) Dispositivo de retirada e de controle da quantidade de cloro desejada.
f) Equipamento de evaporação quando se tem a retirada de cloro líquido dos
cilindros.
g) Equipamentos de dosagem de cloro gasoso (dosadores de cloro ou
cloradores).
h) Injetor de água para obtenção da solução de cloro.
i) Aplicação de cloro na água desinfetada.
É de fundamental importância a compatibilização do injetor do clorador com a
vazão de água e a respectiva pressão de entrada nesse dispositivo de modo a atender à
dosagem necessária. Esta dosagem necessária é determinada em função da:
• Legislação, ou da imposição da autoridade sanitária local;
• Finalidade da cloração;
• Cloro residual a se manter no efluente tratado;
• Demanda de cloro do esgoto em tratamento.
De qualquer forma, a dosagem deverá ser tal que um residual mínimo seja
conseguido após um determinado tempo de contato. Tanto o cloro residual e o tempo de
conato dependem da finalidade da cloração e/ou da imposição da autoridade local. O
45
residual mínimo costuma ser da ordem de 0,5 mg/L para um tempo de contato de 15
minutos (tempo normalmente adotado para esgoto doméstico nas vazões de pico), ou
tempo de conato de 30 minutos para a vazão média.
3.5.3 Riscos associados ao uso e armazenamento de Cloro
• Os principais riscos associados ao uso de cloro e armazenamento de cloro são:
• As instalações de cloração exigem constantes manutenções e constante
supervisão pelo operador, pois todas as formas de cloro são fortemente
corrosivas e tóxicas.
• Vapores originários de vazamentos de cloro são extremamente tóxicos, podendo
ser letais. Na Tabela 9 são apresentados os principais efeitos que o cloro pode
ocasionar quando inalado.
• O cloro e/ou seus subprodutos podem reduzir seu pH
• Determinados subprodutos da cloração, tais como cloraminas e clorofenóis, são
tóxicos e podem impactar negativamente sobre a fauna aquática de corpos
receptores de esgotos.
46
Tabela 9 - Efeitos do cloro no corpo humano
CONCENTRAÇÃO [ppmv]
EFEITOS FÍSICOS
0,2 a 3,0 Limite de odor 1,0 a 3,0 Moderada irritação de membranas
4,0 Máxima exposição de 1 hora
5,0 a 15,0 Moderada irritação das vias
superiores 30 Tosse intensa com espasmos
40 a 60 Concentração perigosa em 30
minutos 430 Fatal após 30 minutos
1000 Fatal após algumas inalações Fonte:CETESB, 1974; Montes et al., 2002
47
4 ESTUDO DE: APLICAÇÃO DO ESTUDO DE ANÁLISE DE RISCOS
Neste trabalho foi desenvolvido um estudo de análise de riscos para o sistema de
cloração da ETE São José do Rio Preto. O estudo foi desenvolvido através das etapas de
caracterização do empreendimento, levantamento das características meteorológicas do
local, estabelecimento e modelagem dos cenários acidentais e determinação das
conseqüências de eventos.
4.1 Caracterização do Empreendimento
4.1.1 Área de estudo
A área onde está implantada a ETE Rio Preto foi escolhida pelo Plano Diretor do
Sistema de Esgotamento Sanitário da Sede do Município de São José do Rio Preto,
elaborado pela FIPAI (Fundação para o Incremento da Pesquisa e do Aperfeiçoamento
Industrial). A Estação de Tratamento de Esgotos situa-se na margem esquerda do Rio
Preto, junto à confluência com o córrego São Pedro, ao lado da rodovia Délcio Custódio
da Silva (SP-427) e de uma avenida projetada que sairá da rotatória em frente à
FEBEM.
Segundo o plano diretor, o local está situado junto à periferia da atual área
urbana, e apresenta grande potencial de expansão urbana. No momento de implantação
da ETE a área encontrava-se totalmente desmatada e servia como pasto para criação de
gados.
Segundo dados do IBGE, a densidade demográfica da cidade de São José do Rio
Preto é da ordem de 975 hab/km². Desta maneira, para efeito de estudo de riscos, foi
considerado que a região onde se encontra a ETE terá densidade demográfica próxima à
média municipal após expansão urbana projetada pelo plano diretor.
48
Figura 9 - Localização da ETE S. J. Rio Preto
4.1.2 Fatores Climáticos
Considerando que o estudo da dispersão dos gases depende diretamente das
condições de estabilidade atmosférica, foi necessária uma caracterização completa das
características da região.
Os dados de direção dos ventos, intensidade dos ventos, temperatura média e
umidade relativa foram obtidos na página virtual do CPTEC através da Plataforma de
coleta de dados de Votuporanga.
A tabela 10 mostra um resumo dos dados coletados, classificados para o período
noturno e diurno. As figuras 10 e 11 ilustram os dados estatísticos.
49
Tabela 10 - Dados Climáticos (Fonte: CPTEC)
Direção do Vento
Probabilidade de Ocorrência
Intensidade dos Ventos
DIA NOITE DIA NOITE [%] [%] [m/s] [m/s]
0˚ (E) 27% 17% 6,66 6,08 45˚ (NE) 15% 12% 7,04 6,53 90˚ (N) 18% 23% 6,68 6,21
135˚ (NW) 13% 23% 6,93 6,50 180˚ (W) 7% 10% 5,73 5,16
225˚ (SW) 4% 4% 6,22 5,72 270˚ (S) 8% 7% 5,70 5,04
315˚ (SE) 8% 5% 6,35 5,14
Através da análise dos dados podemos perceber que há grandes diferenças
quanto a condição climática durante os períodos diurnos e noturnos. Durante o dia,
podemos perceber a predominância dos ventos na direção Leste (E). Em contra partida,
durante o período noturno a predominância dos ventos durante o ano se dá para as
direções norte e noroeste (N e NW, respectivamente).
A intensidade dos ventos também varia de acordo com a direção. De uma
maneira geral, pode perceber que durante o período diurno os ventos são mais intensos,
comparado ao período noturno. Durante o período dos dados a intensidade mínima
média foi de 5,04 m/s (para a direção sul, período noturno) e a intensidade máxima
média foi de 7,04 m/s (para a direção nordeste, período diurno).
50
Tabela 11 - Características Climáticas Médias (Fonte: CPTEC)
Parâmetro Período Diurno
Período Noturno
Unidade
Temperatura Média 24,89 22,88 ˚C Umidade Relativa 76,39 84,05 %
Figura 10 - Probabilidade de Ocorrência dos Ventos [%]
51
Figura 11 - Intensidade dos Ventos em função da direção [m/s]
4.1.3 ETE São José do Rio Preto
A ETE Rio Preto, na 1ª etapa de implantação, terá por função o tratamento dos
esgotos da sede do município de São José do Rio Preto, atendendo os seguintes
objetivos:
• Manutenção de um efluente a ser lançado no rio Preto, com DBO5 entre 20 e 30
mg/l;
• OD mínimo de 5,0 mg/l;
• Coliformes fecais máximo de 1.000 NMP/100 ml;
• Produção de lodo com concentração mínima de sólidos de 30%, para disposição
final em aterros sanitários.
Para o atendimento destes objetivos é proposto na fase liquida da ETE um
tratamento composto por: gradeamento grosseiro, recalque de esgoto bruto,
52
gradeamento fino, medição de vazão, desarenação, reatores anaeróbios de fluxo
ascendente (UASBs), um sistema de lodos ativados formado por tanques de aeração,
decantação, recirculação, seguido de cloração e pós-aeração.
A ETE na 1ª etapa terá capacidade para atender as seguintes contribuições:
• População = 438.000 hab;
• Vazão média anual = 1.005 l/s;
• Vazão média do dia de maior contribuição = 1.155 l/s;
• Vazão máxima horária = 1.650 l/s
• Carga orgânica = 29.400 kg DBO5 / dia
A seguir é dado um fluxograma ilustrativo dos processos da ETE São José do
Rio Preto para a primeira fase do processo de implantação.
53
4.1.4 Caracterização do Sistema de Cloração da ETE São José do Rio Preto
A dosagem de cloro deverá ser efetuada por dois cloradores do tipo de gabinete,
sendo um de reserva. As características dos rotâmetros dos cloradores foram definidas
em função das máximas e mínimas vazões produzidas pelo sistema de filtragem
grosseira nas diversas etapas para as dosagens máximas e mínimas.
A dosagem de cloro é ajustada manualmente no clorador. Esta dosagem será
mantida, automaticamente pelo clorador, variando a quantidade de cloro a ser dada, em
Figura 12 - Fluxograma esquemático dos processos da ETE Rio Preto
54
função da vazão variável do sistema de filtragem grosseira, lida pelo medidor
eletromagnético de vazão previsto no sistema.
Um injetor, instalado próximo ao ponto de aplicação do cloro, deverá produzir o
vácuo necessário à operação do sistema de cloração e promover a mistura de água com
o cloro gasoso aplicada em um difusor instalado na linha de alimentação da câmara
superior do reservatório elevado.
Para o fornecimento de água pressurizada ao injetor, há duas bombas
centrífugas, sendo uma reserva.
O sistema poderá operar na forma local, ou na forma remota pelo Centro de
Controle Operacional (CCO). Na condição remota é prevista uma operação manual ou
automática.
O sistema de cloração é basicamente formado por:
• 12 cilindros de cloro em reserva;
• Dois cilindros de cloro em reserva ligado a um "manifold";
• Dois cilindros de cloro em operação ligado a um "manifold";
• Um sistema de troca automática dos cilindros ligados ao "manifold";
• Dois evaporadores, sendo um reserva;
• Duas bombas centrífugas, sendo uma reserva, que alimentarão um injetor de
cloro, que criará vácuo para operação dos cloradores.
Como item de segurança, a sala de cilindros conta com um sistema destinado a
minimizar os efeitos de um eventual vazamento de cloro gasoso para a ambiente. A sala
é dotada de um sistema de exaustão mecânica constituído por exaustores axiais
instalados no nível inferior da lateral da sala. Esses exaustores são operados por função
temporizada. O sistema de exaustão tem capacidade para realizar no mínimo 20
renovações de ar/hora.
55
A sala de cilindros conta com três sensores de cloro instalados em extremidades
opostas. Os sensores, providos internamente de uma célula química, com elemento
sensível ao cloro, acusarão e transmitirão a presença do gás ao receptor, mesmo em
quantidades muito inferiores àquelas percebidas pelo olfato. O receptor está localizado
na sala de dosagem, para não sofrer risco de corrosão por cloro.
O conjunto receptor está previamente ajustado para o valor de “set-point” de 3
ppm, que, uma vez atingido, acionará um alarme no Sistema de Supervisão e Controle
(SSC) e simultaneamente ligará a bomba de circulação de solução de NaOH do lavador.
O conjunto conta com uma bomba reserva.
O gás vazado é sugado da sala através de dutos de polipropileno e encaminhado
ao lavador de ar contaminado do tipo hidro-venturi, também executado com este
material.
Antes de alcançar o equipamento de lavagem, o ar contaminado com cloro
sofrerá, no trecho final do duto de admissão, uma pré-lavagem por meio de “sprays”
instalados na parte interna do duto. Ao entrar no lavador pela parte superior, o ar
contaminado com cloro ficará em contato com nova carga de solução de soda cáustica
lançada por uma série de “ejetores sprays” em uma garganta interna.
O cloro gasoso que reage com a soda cáustica será recolhido na forma de
hipoclorito de sódio no reservatório de fundo do lavador e, por meio de um extravasor,
retornará ao tanque de recirculação de soda cáustica.
A operação de lavagem do ar será interrompida automaticamente, assim que o
sensor de cloro acusar uma concentração admissível na Sala dos Cilindros, e reativada a
ventilação normal (exaustores), também automaticamente. O valor fixado como
concentração admissível é 1 ppm.
56
4.2 Estabelecimento de Cenários Acidentais
A partir da caracterização do sistema de cloração da ETE, foram estabelecidos
cenários acidentais. O estudo das características do sistema permitiu a identificação de
pontos críticos, a análise dos perigos foi feita através do sistema de Análise preliminar
de Perigos (APP).
Para as simulações de cenários acidentais foi considerada a hipótese acidental do
rompimento da tubulação flexível e a hipótese de rompimento do cilindro ou válvula de
saída.
4.2.1 Cenário A: Ruptura do Flexível – Vazamento de um Cilindro
Neste cenário, foi considerado que o vazamento de cloro ocorre pelo
rompimento da tubulação flexível do tanque. Nas condições termodinâmicas do local,
foi considerado que o escoamento do gás ocorre na forma horizontal, havendo formação
de nuvem tóxica. Foi considerado o pior caso de vazamento, no qual há ruptura total do
flexível (3/8pol.), e quando ultrapassada a barreira do sistema de segurança.
4.2.2 Cenário B: Furo no Cilindro – Vazamento na saída para o flexível
Neste cenário, foi considerado que o vazamento de cloro ocorre pelo
rompimento do cilindro ou falha na válvula de saída do tanque (considerando
conservativamente um furo de 3/8pol.). Há formação de nuvem tóxica por vazamento de
um cilindro completo quando ultrapassada a barreira do sistema de segurança.
4.3 Modelagem e Simulação dos Cenários
A modelagem quantitativa e a simulação dos cenários acidentais foram
realizadas utilizando os modelos matemáticos anteriormente explicitados. Para tanto, foi
utilizado um programa específico de domínio público.
57
O programa utilizado nas simulações foi o ALOHA 5.4 (Area Location of
Hazardous Atmosphers), desenvolvido pela Agência Americana de Proteção ao Meio
Ambiente (EPA). Neste programa está incorporado o modelo de dispersão SLAB, que é
o mais apropriado para o estudo da dispersão de gás cloro. Os modelos de formação e
vaporização das poças também estão incorporados ao programa.
A modelagem da dispersão do gás foi realizada com condições de estabilidade
atmosférica, temperaturas médias, umidades médias e velocidades dos ventos para o
período diurno e noturno.
A escolha dos níveis de concentração de cloro foi baseado nas conseqüências
tóxicas provocadas sobre a saúde humana. Conforme recomendação da CETESB, foi
estudado a dispersão da nuvem de cloro para as concentrações que cloro que atingissem
letalidade de 50% e 1% para o tempo de exposição igual a 10 minutos.
Para tal efeito temos que:
• DL50% = 1620 mg/m³ (Concentração com probabilidade de letalidade de 50%
para o tempo de exposição igual a 10 (Dez) minutos);
• DL1% = 591 mg/m³ (Concentração com probabilidade de letalidade de 1% para o
tempo de exposição igual a 10 (Dez) minutos);
A dispersão da nuvem de cloro sobre a vizinhança foi simulada para os períodos
diurnos e noturnos. No entanto como não há informações sobre as características de
ocupação da área no futuro, foi considerada a existência de 25 habitantes por hectare
para o período diurno e 75 habitantes por hectare para o período noturno, conforme
recomendação da CETESB.
O quadro 12 mostra um resumo dos parâmetros de entrada do programa
ALOHA para a simulação da dispersão do gás cloro.
58
Tabela 12 - Parâmetros de entrada utilizados nas simulações
Parâmetros Valor Unidade
Substância CL2 - Velocidade do Vento 5,04 - 7,04 m/s Estabilidade Atmosférica C - E -
Umidade Relativa do Ar 76 - 84 %
Temperatura Média 22,88 - 24,89 ˚C
Capacidade do Cilíndro 0,889 m³
Acomodação do Cilíndro Horizontal -
Comprimento do Cilíndro 2,15 m
Diâmetro do Cilindro 0,73 m
Grau de Enchimento 73 % Diâmetro do Furo de Vazamento 0,0096 m
Os valores de Rugosidade do terreno foram fornecidos pelo programa, em
função das características estimadas de ocupação. As figuras a seguir ilustram algumas
telas de entrada e exemplos de resultados obtidos através do programa ALOHA.
59
Figura 13 - Exemplo de tela de entrada de dados atmosféricos
Figura 14 - exemplo de tela de entrada de dados atmosféricos (2)
60
Figura 15 - Exemplo de tela de demonstração da nuvem tóxica
Figura 16 - Exemplo de alteração da concentração do gás em um ponto
específico
61
Figura 17 - Exemplo de tela de demonstração dos resultados
4.4 Determinação dos Riscos Individual e Social
Sabe-se os riscos Social e Individual estão associados a freqüência de ocorrência
e a severidade do acidente, expresso pelo número de fatalidades.
Para a determinação do risco social, é preciso saber, através de um histórico, a
freqüência de ocorrência do evento inicial. A partir deste pondo, estima-se a ocorrência
dos eventos associados para se determinar a freqüência final da ocorrência de um
acidente. Para este estudo, a freqüência de um evento será dada por:
62
Onde:
F = Frequência de ocorrência do cenário acidental i;
Fei = Frequencia de ocorrência do evento inicial;
Psp = Probabilidade di sistema de segurança falhar;
Pv = Probabilidade da ocorrência do vento na direção da simulação;
O cálculo para se obter a freqüência de cada evento foi baseado em uma árvore
de eventos. As tabelas 13 e 14 identificam cada evento considerado.
Tabela 13 - Quadro de simulações para o período diurno
Evento Identificação da Simulação
Direção do Vento
Furo 3/8" no cilindro e/ou
falha na válvula de saída
1 N 2 NE 3 E 4 SE 5 S 6 SW 7 W 8 NW
Rompimento no Flexível com
escape da massa de um cilindro
(3/8")
9 N 10 NE 11 E 12 SE 13 S 14 SW 15 W 16 NW
63
Tabela 14 - Quadro de simulações para o período noturno
Evento Identificação da Simulação
Direção do Vento
Furo 3/8" no cilindro e/ou
falha na válvula de saída
1A N 2A NE 3A E 4A SE 5A S 6A SW 7A W 8A NW
Rompimento no Flexível com
escape da massa de um cilindro
(3/8")
9A N 10A NE 11A E 12A SE 13A S 14A SW 15A W 16A NW
Obtidos os resultados de ocorrência para cada evento, calculou-se a freqüência
total acumulada. O risco social será expresso pela freqüência total acumulada em função
do número de fatalidades. Com os resultados de freqüência acumulada e número
provável de fatalidades pode-se representar e analisar o risco social através de uma
curva F-N.
64
Tabela 15 - Árvore de eventos para a ocorrência de vazamento por furo no
cilindro
Evento Inicial Sistema de
Sucção Estagnação do
Vazamento Direção do
Vento Efeito
Freqüência do Cenário
Período Diurno
Fei = 0,002% P = 0,98 Inofensivo
PSP = 0,02 Pest.= 0,99 Inofensívo
Pvaz.= 0,01 PE = 0,27 Nuvem Tóxica F1 = 8,2E-10
PNE= 0,15 Nuvem Tóxica F2 = 4,4E-10
PN = 0,18 Nuvem Tóxica F3 = 5,3E-10
PNW= 0,13 Nuvem Tóxica F4 = 3,9E-10
PW = 0,07 Nuvem Tóxica F5 = 2,2E-10
PSW= 0,04 Nuvem Tóxica F6 = 1,3E-10
PS = 0,08 Nuvem Tóxica F7 = 2,3E-10
PSE= 0,08 Nuvem Tóxica F8 = 2,5E-10
Período Noturno
Fei = 0,002% P = 0,98 Inofensivo
PSP = 0,02 Pest.= 0,99 Inofensívo
Pvaz.= 0,01 PE = 0,17 Nuvem Tóxica F1A = 5,1E-10
PNE= 0,12 Nuvem Tóxica F2A= 3,7E-10
PN = 0,23 Nuvem Tóxica F3A = 6,8E-10
PNW= 0,23 Nuvem Tóxica F4A = 6,8E-10
PW = 0,10 Nuvem Tóxica F5A = 3E-10
PSW= 0,04 Nuvem Tóxica F6A = 1,1E-10
PS = 0,07 Nuvem Tóxica F7A = 2E-10
PSE= 0,05 Nuvem Tóxica F8A = 1,5E-10
O risco social é obtido através da freqüência de um evento ocorrer em
determinado ponto, da probabilidade de fatalidade no ponto específico e da distância
atingida pela nuvem tóxica.
65
66
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste capítulo serão apresentados e discutidos os resultados da dispersão do gás
cloro e os valores obtidos para o risco individual e risco social.
O comportamento da dispersão do gás tóxico, distância de risco e estimativa de
fatalidades serão apresentadas em forma de gráficos e tabelas. Ao final, serão
apresentados os resultados para os riscos estudados.
5.1 Estudo da Dispersão da Nuvem Tóxica
5.1.1 Cenário A: Furo no Cilindro – Vazamento na saída para o flexível
As simulações foram efetuadas de acordo com o proposto no capítulo anterior.
Foram obtidos os comprimentos máximos das nuvens tóxicas equivalentes a DL50 e DL01.
As nuvens tóxicas foram estudadas para todas as direções de ventos, respeitando as
condições atmosféricas do local, conforme levantamento apresentado no capítulo
anterior.
A taxa de vazamento média utilizada para as simulações de avanço das nuvens
tóxica foi estimada pelo programa ALOHA, através de modelos matemáticos aplicados
as características do sistema.
Os dados de entrada para a estimativa da taxa de vazamento e os resultados
obtidos para o evento proposto no cenário A se encontram na tabela 16.
67
Tabela 16 - Parâmetros característicos para simulação de vazamento por ruptura
do cilindro ou falha na válvula de saída do tanque
Parâmetros Valor Unidade
Substância CL2 - Capacidade do Cilindro 0,889 m³ Acomodação do Cilindro Horizontal - Comprimento do Cilindro 2,15 m Diâmetro do Cilindro 0,73 m Grau de Enchimento 73 % Diâmetro do Furo de Vazamento 0,0096 m Taxa de Vazamento 115 kg/min Tempo de Vazamento 8 min Massa Vazada 900 kg
Para as características do tanque de cloro encontrado na ETE Rio Preto, a
estimativa da taxa de vazamento foi de 115 kg/min. A taxa de vazamento foi estimada
para um furo com diâmetro de 3/8” na parede do cilindro ou na sua válvula de saída.
A partir dos dados de vazamento e das características climáticas locais foi
possível a modelação das nuvens tóxicas. A tabela 17 mostra o resultado obtido para os
comprimentos de onda em cada simulação efetuada. Maiores detalhes de dados de
entrada e resultados das simulações se encontram no anexo 1.
Tabela 17 - Comprimento de máximo da nuvem tóxica para cada simulação
68
Quadro de Simulações
Evento Identificação
da Simulação
Direção do Vento
Velocidade dos Ventos
[m/s]
Compr. DL50 [m]
Compr. DL01 [m]
Furo 3/8" no cilindro e/ou
falha na válvula de saída
1 N 6,68 182 357 2 NE 7,04 181 342 3 E 6,66 182 357 4 SE 6,35 182 362 5 S 5,70 185 377 6 SW 6,22 183 360 7 W 5,73 184 377 8 NW 6,93 181 351
1A N 6,21 181 357 2A NE 6,53 180 353 3A E 6,08 181 364 4A SE 5,14 184 384 5A S 5,04 185 385 6A SW 5,72 183 372 7A W 5,16 184 384 8A NW 6,50 180 352
Analisando os dados obtidos para os comprimentos das nuvens tóxicas,
percebemos que os maiores comprimentos ocorrem para o período noturno,
representado pelas simulações 1A até 8A. Podemos perceber também que as maiores
nuvens ocorrem para as menores intensidades dos ventos. De uma maneira geral, as
nuvens que representam a concentração de 1620 mg/m³ (DL50) variaram de 180 a 185
metros a partir da fonte. As nuvem que representam a concentração 591 mg/m³ (DL01)
variaram entre 342 e 385 metros a partir da fonte.
5.1.2 Cenário B: Ruptura do Flexível – Vazamento de um Cilindro
Da mesma maneira que as simulações feitas para o Cenário A, foram obtidos os
comprimentos máximos das nuvens tóxicas equivalentes a DL50 e DL01. As nuvens tóxicas
foram estudadas para todas as direções de ventos, respeitando as condições atmosféricas
do local, conforme levantamento apresentado no capítulo anterior.
69
A taxa de vazamento média utilizada para as simulações de avanço das nuvens
tóxica foi estimada pelo programa ALOHA, através de modelos matemáticos aplicados
as características do sistema.
Os dados de entrada para a estimativa da taxa de vazamento e os resultados
obtidos para o evento proposto no cenário B se encontram na tabela 18.
Tabela 18 - Parâmetros característicos para simulação de vazamento por ruptura
do flexível
Parâmetros Valor Unidade
Substância CL2 - Capacidade do Cilíndro 0,889 m³ Acomodação do Cilíndro Horizontal - Comprimento do Cilíndro 2,15 m Diâmetro do Cilindro 0,73 m Grau de Enchimento 73 % Diâmetro do Furo de Vazamento 0,0096 m Taxa de Vazamento 45 kg/min Tempo de Vazamento 22 min Massa Vazada 900 kg
Para as características do tanque de cloro encontrado na ETE Rio Preto, a
estimativa da taxa de vazamento foi de 45kg/min. Esta taxa de vazamento foi estimada
para a situação de ruptura total do flexível, causando um furo de escape com diâmetro
de 3/8”.
A partir dos dados de vazamento e das características climáticas locais foi
possível a modelação das nuvens tóxicas. A tabela 19 mostra o resultado obtido para os
comprimentos de onda em cada simulação efetuada. Maiores detalhes de dados de
entrada e resultados das simulações se encontram no anexo 1
70
Tabela 19 - Comprimento de máximo da nuvem tóxica para cada simulação
Quadro de Simulações
Evento Identificação
da Simulação
Direção do Vento
Velocidade dos Ventos
[m/s]
Compr. DL50 [m]
Compr. DL01 [m]
Ruptura no Flexível com
escape da massa de um cilindro
(3/8")
9 N 6,68 119 222 10 NE 7,04 117 217 11 E 6,66 119 221 12 SE 6,35 121 229 13 S 5,70 122 235 14 SW 6,22 121 228 15 W 5,73 122 233 16 NW 6,93 116 217 9A N 6,21 118 226
10A NE 6,53 117 219 11A E 6,08 119 224 12A SE 5,14 121 242 13A S 5,04 121 248 14A SW 5,72 119 230 15A W 5,16 121 242 16A NW 6,50 117 217
Analisando os dados obtidos para os comprimentos das nuvens tóxicas,
percebemos que, para o evento proposto no Cenário B os maiores comprimentos
ocorrem para o período noturno, representado pelas simulações 9A até 16A. Podemos
perceber também que as maiores nuvens ocorrem para as menores intensidades dos
ventos. De uma maneira geral, as nuvens que representam a concentração de 1620
mg/m³ (DL50) variaram de 116 a 122 metros a partir da fonte. As nuvem que
representam a concentração 591 mg/m³ (DL01) variaram entre 217 e 248 metros a partir
da fonte.
Analisando os resultados para os dois cenários acidentais, percebemos que há
formação de nuvens tóxicas com maior comprimento para o Cenário A. Considerando
que a massa de cloro vazada nas duas situações sejam a mesma, podemos concluir que a
diferença na formação das nuvens se dá pelas características do vazamento. A perda de
71
carga estimada para um vazamento ocasionado pela ruptura do flexível é maior
comparada a perda de carga por ruptura direta da parede do tanque, por exemplo. Desta
maneira a taxa de vazamento estimada para o Cenário B foi menor que a estimada no
Cenário A, ocasionando as diferenças no avanço das nuvens tóxicas.
5.2 Identificação das Áreas de Risco
Considerando que a dispersão da pluma de cloro pode ocorrer em várias direções
foi montado um desenho a fim de se identificar as áreas de risco para então estimar o
risco Social e Individual da implantação da ETE Rio Preto no local proposto.
A análise de identificação das áreas de riscos foi feita a partir dos dados de
dispersão calculados para o período noturno, já que as simulações de evento durante a
noite apresentaram comprimento de pluma maior e, portanto, maior área de risco de
fatalidades.
As figuras 18 e 19 mostram o resulta da plotagem das plumas de dispersão do
cloro na área de implantação da ETE. Foram montados, também, desenhos em escala
com maiores detalhes e informações. Os desenhos detalhados de encontram no Anexo
2.
Conforme recomendação da CETESB, as zonas de risco serão delimitadas pelos
comprimentos estimados das plumas com concentração 1620mg/m³ (DL50) e 591mg/m³
(DL01). Nas áreas entre a fonte de contaminação e a delimitação da pluma DL50 foi
adotado probabilidade de fatalidade para 75% da população exposta. Nas áreas entre a
delimitação da pluma DL50 e a delimitação da pluma DL01 foi adotado probabilidade de
fatalidade para 25% da população exposta. As figuras 20 e 21 a seguir indicam as áreas
de risco em torno da fonte contaminante para os “Cenários A e B” previamente
caracterizados.
72
Figura 18 - Indicação da área de influência máxima para rompimento do cilindro
ou falha da válvula de saída, “Cenário A”.
73
Figura 19 - Indicação da área de influência máxima para rompimento da
tubulação flexível, “Cenário B”.
A zona hachurada em amarelo indica a área em que, devido à concentração de
cloro na dispersão da pluma, há risco de fatalidade para 75% da população com tempo
de exposição mínimo de 10 (dez) minutos. A zona hachurada em amarelo indica a área
em que, devido à concentração de cloro na dispersão da pluma, há risco de fatalidade
para 25% da população com tempo de exposição mínimo de 10 (dez) minutos. A partir
da determinação das áreas de influência das plumas de contaminante, podem-se
identificar as áreas externas a ETE passíveis de ocupação e, portanto, caracterizadas
como áreas de riscos. É importante salientar que em áreas onde não há possibilidade de
74
ocupação pela população não há risco, já que o risco está diretamente ligado aos efeitos
físicos, normalmente expressos pelo número de fatalidades.
Para efeito do cálculo da área de risco foi considerada um área de APP
delimitada pela distância de 30 metros de cada margem do Rio Preto e Córrego São
Pedro. Foi considerado que esta área não é passível de ocupação e, portanto, não
adiciona riscos ao empreendimento.
Figura 20 - Indicação das áreas de risco, Cenário A
Analisando a figura 19 e o desenho “Cenário A” (Anexo 2) podemos identificar
as zonas de risco para os eventos propostos no “Cenário A”. Percebe-se que, para este
Cenário, o risco de exposição tóxica à população externa a ETE poderia ocorrer nas
direções Nordeste, Norte, Noroeste, Leste e Sudeste em relação à fonte de
75
contaminação. Este Cenário apresentou área de risco total equivalente a 94.291,71m²
(94,2 ha).
Na figura 21 e no desenho “Cenário B” (Anexo 2) podem-se identificar as zonas
de risco para os eventos propostos no “Cenário B”. A exposição a nuvem tóxica fora
dos limites da ETE poderia ocorrer apenas em eventos que ocorressem durante ventos
na direção Norte e Nordeste. O “Cenário B” apresentou área de risco total equivalente a
9.727,29m² (9,73 ha).
Figura 21 - Indicação das áreas de risco, Cenário B
Atualmente a ocupação das áreas se dá por empreendimentos agro-pecuários. No
entanto, conforme prevê o Plano Diretor do município de São José do Rio Preto, a zona
76
urbana apresenta crescimento acelerado em direção a área da ETE e, portanto, esta área
poderá ser parte da zona urbana municipal em um futuro próximo.
5.3 Identificação da População de Risco e Estimativa de Fatalidades
A identificação da população sujeita as conseqüências de um evento é parte
crucial no processo de análise dos riscos de um empreendimento. A identificação da
população sujeita a risco foi feita a partir das zonas de influencia das nuvens tóxicas e
dos parâmetros de densidade populacional recomendados pela CETESB.
Conforme explicitado no capítulo anterior as densidades populacionais a serem
utilizadas no cálculo da população são:
• 25 pessoas por hectare para o período diurno;
• 75 pessoas por hectare para o período noturno;
Com base nas áreas de riscos identificadas no item 5.2 foi possível os cálculos
estimativos para fatalidades nos dois cenários propostos. A tabela 20 expressa os
resultados.
Tabela 20 - Estimativa do total de fatalidades para os cenários A e B
Densidade
Populacional Área de
Influência
População na área de
Risco Probabilidade de Fatalidade
Estimativa Total de
Fatalidades [hab/ha] [ha] [hab] [%] [hab]
Cenário A Período Diurno 25 9,429 2357 25 589 Período Noturno 75 9,429 7072 25 1768
Cenário B Período Diurno 25 0,973 243 25 61 Período Noturno 75 0,973 730 25 182
77
Analisando o quadro acima fica claro que por gerar uma nuvem tóxica maior, o
Cenário A gera um número maior de fatalidades prováveis. Nos eventos ocorridos
durante o período noturno, as conseqüências, em termos de fatalidades, são bem piores
comparadas aos eventos ocorridos no período diurno. Cabe salientar que esta estimativa
expressa o número total de fatalidades, ou seja, a soma de todos os eventos possíveis de
acontecer dentro de um cenário acidental.
Para expressar as conseqüências de um evento, a estimativa de fatalidades de um
cenário foi dividida pelo número de eventos que possam gerar conseqüências externas
ao empreendimento. A tabela 21 expressa a estimativa de conseqüência para cada
evento considerado.
78
Tabela 21 - Estimativa do número de fatalidades por evento simulado
Evento Período Simulação Direção
do Vento
Estimativa de Fatalidades
Furo 3/8" no cilindro e/ou
falha na válvula de saída
Diurno
1 N 118 2 NE 118 3 E 118 4 SE 118 5 S 0 6 SW 0 7 W 0 8 NW 118
Furo 3/8" no cilindro e/ou
falha na válvula de saída
Noturno
1A N 354 2A NE 354 3A E 354 4A SE 354 5A S 0 6A SW 0 7A W 0 8A NW 354
Rompimento no Flexível com
escape da massa de um cilindro
(3/8")
Diurno
9 N 30 10 NE 30 11 E 0 12 SE 0 13 S 0 14 SW 0 15 W 0 16 NW 0
Rompimento no Flexível com
escape da massa de um cilindro
(3/8")
Noturno
9A N 91 10A NE 91 11A E 0 12A SE 0 13A S 0 14A SW 0 15A W 0 16A NW 0
79
5.4 Risco Social e Risco Individual
A partir da estimativa da população de risco e da estimativa de ocorrência dos
eventos perigosos é possível calcular os riscos Social e Individual referente a instalação
e operação da ETE Rio Preto no local em questão.
A partir do estudo inicial de identificação de perigos, foi calculada a freqüência
de ocorrência de todos os eventos identificados como perigosos a população externa a
era da ETE. Desta maneira, para cada evento, obteve-se uma freqüência final de
ocorrência, expressa em ano-1 e a estimativa das conseqüências do evento, expresso em
número provável de fatalidades.
A tabela 22, a seguir, expressa os resultados de freqüência e conseqüência para
cada evento perigoso.
Tabela 22 - Estimativa do número de fatalidades e Freqüência final dos eventos
perigosos
Cenário
Freq. do Evento
Inicial [ano-
1]
Prob. Falha do sistema de
Segurança
Prob. De falha na
Estagnação Período Vento
Prob. Vento
Freqüência Final
[ano-1]
Estimativa de
Fatalidades
1 0,00002 2% 1% Dia N 0,27 8,21E-10 118 2 0,00002 2% 1% Dia NE 0,15 4,38E-10 118 3 0,00002 2% 1% Dia E 0,17 5,05E-10 118 4 0,00002 2% 1% Dia SE 0,08 2,48E-10 118 8 0,00002 2% 1% Dia NW 0,13 3,88E-10 118
1A 0,00002 2% 1% Noite N 0,27 8,21E-10 354 2A 0,00002 2% 1% Noite NE 0,15 4,38E-10 354 3A 0,00002 2% 1% Noite E 0,17 5,05E-10 354 4A 0,00002 2% 1% Noite SE 0,08 2,48E-10 354 8A 0,00002 2% 1% Noite NW 0,13 3,88E-10 354 9 0,00002 2% 1% Dia N 0,23 6,76E-10 30
10 0,00002 2% 1% Dia NE 0,12 3,66E-10 30 9A 0,00002 2% 1% Noite N 0,23 6,76E-10 91
10A 0,00002 2% 1% Noite NE 0,12 3,66E-10 91
80
Percebe-se que para os cenários acidentais propostos, as freqüências dos eventos
variam em torno de 2 a 8E-10ano-1. A estimativa das conseqüências, expressa pelo
número de fatalidades, variam de acordo com o período do evento e alcance na nuvem
tóxica. Por apresentar um maior número de pessoas expostas ao risco, o período noturno
apresentou as piores conseqüências, comparado aos mesmos eventos ocorridos durante
o dia.
A partir dos dados apresentados na Tabela 22, foi possível a estimativa de
freqüências dos eventos, classificado-as de acordo com o número de vítimas fatais
associadas ao acidente. A tabela 23 mostra, para cada faixa de conseqüência, a
probabilidade de ocorrer um evento.
Tabela 23 - Probabilidade de ocorrência de eventos de acordo com o número
estimado de fatalidades
Número estimado de Fatalidades
Probabilidade de
Ocorrência [ano-1]
> 350 2,40E-09 300 a 350 2,40E-09 250 a 300 2,40E-09 200 a 250 2,40E-09 150 a 200 2,40E-09 100 a 150 4,80E-09 50 a 100 5,84E-09 0 a 50 6,88E-09
A partir dos resultados obtidos, percebe-se que quanto maior o número de
vítimas fatais externas a área da ETE, menor a possibilidade de ocorrer um evento desta
magnitude.
A aceitabilidade ou não destes riscos pode ser estudada plotando os resultados
obtidos em um gráfico F-N (Freqüência x Número de fatalidades). Conforme
mencionado anteriormente, esse tipo de gráfico é utilizado pela CETESB durante o
81
processo de tomada de decisão sobre a aceitabilidade dos riscos associados à
implantação de um empreendimento. A figura 22 expressa os limites de aceitabilidade
da CETESB e os riscos estimados para a operação da Estação de Tratamento de Esgotos
de São José do Rio Preto.
Figura 22 - Curva F-N
O comportamento da curva F-N, demonstrado pela figura 22, mostra que o risco
social associado à implantação da ETE Rio Preto esta muito abaixo do limite de riscos
aceitáveis adotado pela CETESB. No entanto, de acordo com a CETESB, a
comprovação de “baixos” riscos associados ao empreendimento não exclui a
obrigatoriedade da elaboração de um Programa de Gerenciamento de Riscos e de um
Plano de Ação Emergencial.
A figura 23 representa, através de curvas isorisco, o risco individual associado
ao empreendimento. O risco individua foi calculado através da somatória das
freqüências dos eventos que associam riscos a determinada área externa a ETE.
82
5.5
Figura 23 - Curvas Isorisco
Pela análise da figura concluímos que o risco individual associado a operação da
ETE Rio Preto é da ordem de 1 (uma) fatalidade ocorrida a cada 1.000.000 de anos,
número próximo ao limite do risco negligenciável adotado pela CETESB.
83
84
6 CONCLUSÕES
A partir dos resultados obtidos da simulação de cenários hipotéticos de
vazamentos acidentais de cloro, pode-se concluir que existem riscos significativos
associados à instalação de operação de unidades de cloro em estações de tratamento de
água e esgoto. No entanto, os riscos podem ser gerenciados de forma a minimizar os
impactos conseqüentes de eventos acidenta.
Deve-se salientar que as simulações foram feitas a partir da premissa de
vazamento de todo conteúdo do tanque de cloro gasoso. No entanto, o tempo necessário
para vazamento de todo o gás é de 8 minutos para o Cenário A e 22 minutos para o
Cenário B. No entanto o tempo de resposta da equipe responsável pela contenção do
vazamento é menor que o tempo necessário para o vazamento de todo gás no Cenário B.
Estima-se o tempo de resposta para contenção de acidentes em cerca de 12 minutos a
partir do alerta do sistema.
Nos Cenários acidentais considerados, as nuvens tóxicas atingiram comprimento
máximo da ordem de 385 metros para o limite de DL01. A nuvem tóxica com
concentração de DL50 atingiu comprimento máximo de 185 metros. No caso de
acidentes com possibilidade de fatalidades obteve-se freqüência abaixo de 6,88x10-9
ano-1. Sendo assim, a possibilidade de ocorrência de acidente com vítimas é de
aproximadamente 1 eventos a cada 1.000.000 anos.
Devido ao padrão de ocupação atual do seu entorno, a instalação e operação de
um sistema de cloração não apresenta riscos imediatos a população externa a ETE São
José do Rio Preto. No entanto, se considerarmos os requerimentos para o licenciamento
de instalações que utilizem produtos tóxicos, percebemos que o estudo de análise de
85
riscos está associado à obtenção da Licença de Instalação do empreendimento e,
portanto, não faz parte dos estudos de locação do empreendimento.
As informações necessárias para a realização do estudo de análise de riscos são,
na sua grande maioria, relacionadas à tipologia de ocupação do entorno do
empreendimento e as características atmosféricas da região. As informações do sistema
de cloração a ser estudado podem ser facilmente estimadas e utilizadas para um estudo
prévio. Sendo assim, é possível que o estudo de análise de risco possa ser incluído no
licenciamento prévio de um empreendimento de modo a criar base para um estudo
melhor de Tipologia x Localização.
Conclui-se então que o Estudo de Análise de Riscos de um empreendimento, da
maneira em que a CETESB o inclui no processo de licenciamento ambiental,
dificilmente criará obstáculos para a instalação de um empreendimento. Sendo assim o
estudo tem, apenas, a função de criar as bases para a elaboração do Programa de
Gerenciamento de Riscos e do Plano de Ação Emergencial.
86
7 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
AICHE. (2000). Guidelines for Chemical Process Quantitative Risk Analysis.
Center for Chemical Process Safety of the American Institute os Chemical Engineers,
2ed., New York.
ALOHA – Area Location of Hazardous Atmosphers. Disponível em
www.epa.gov. Acessado em Setembro de 2010
BECK, U. Risk Society: Toward a new modernity. Londres. Sage Publication.
1992.
COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL –
CETESB (2000). Termo de referência para a elaboração de estudos de análise de
riscos. São Paulo, Brasil.
DI BERNARDO, L. (1993). Métodos e Técnicas de Tratamento de Água. Rio de
Janeiro: ABES, vol 2.
EINSEMBERG, N. A. et al. (1975). Vulnerability Model: A simulation system
for assessing damage resulting from marine spill. Environmental Control, Report CG-
D-136-75, Rockville, MD, USA.
ERMAK, D. L. (1990). User’s Manual for Slabian Atmospheric dispersion
model for denser-than-air releases. USA
FONTANIVE, S. (2005). Estudo de Análise de Risco do Cloro em Estações de
Tratamento de Água. Curitiba, Brasil.
KIRCHHOFF, D. (2004). Avaliação de Risco Ambiental e o Processo de
Licenciamento: O caso do Gasoduto de Distribuição Gás Brasiliano Trecho São Carlos
– Porto Ferreira. São Carlos, Brasil.
87
LESS F. P. (1980). Loss Prevention in the Process Industries. Butherworths,
vol1, London.
MONTAÑO, M. (2008). A Viabilidade Ambiental no Licenciamento de
Empreendimentos Perigosos no Estado de São Paulo. São Carlos, Brasil.
MOURA, L. A. A. (2002). Qualidade e Gestão Ambiental. 3.ed. São Paulo:
Editora Juarez de Oliveira
SOUZA, M. P. (2000). Instrumentos de Gestão Ambiental: Fundamentos e
Prática. São Carlos. 112p. Ed. Riani Costa.
The Chlorine Institute. Disponível em www.chlorineinstitute.org, acesso em
Março de 2010.
YUHUA, D.; HUILIN, G.; JING’EN, Z.; YAORONG, F. (2003). Mathemical
Modeling of Gas Release Through Holes in Pipes. Chemical Enginnering Journal.
Vol92.
WHITE, C (1995). Handbook of Chlorination. 2 ed. New York: Van Nostrand
Reinhold.
www.cetesb.sp.gov.br. Acesso em 6 de Setembro de 2010.
ANEXO 1 – TABELAS E GRÁFICOS DE RESULTADOS
SIMULAÇÃO 1:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 2:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 3:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 4:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 5:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 6:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 7:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 8:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 9:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 10:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 11:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 12:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 13:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 14:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 15:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 16:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 1a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 2a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 3a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 4a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 5a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 6a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 7a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 8a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 9a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 10a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 11a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 12a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 13a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 14a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 15a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
SIMULAÇÃO 16a:
Dados de Entrada:
Resultado da Simulação:
ANEXO 2 – DESENHOS
