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Sérgio Valverde Silva
1 2009 International Nuclear Atlantic Conference - INAC 2009 Rio de Janeiro,RJ, Brazil, September27 to October 2, 2009 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA NUCLEAR - ABEN ISBN: IMPLEMENTAÇÃO DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL NO CENTRO DE DESENVOLVIMENTO DA TECNOLOGIA NUCLEAR PARA SISTEMATIZAR A APLICAÇÃO DA TÉCNICA FMEA - FAILURE MODE AND EFFECTS ANALYSIS NA IDENTIFICAÇÃO DE PERIGOS E AVALIAÇÃO DE RISCOS DESENVOLVIDA Danyel Pontelo Correa 1, Vanderley de Vasconcelos 2 Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear - CDTN/CNEN Caixa Postal 941 Cidade Universitária Belo Horizonte, MG 1 2 RESUMO Os órgãos regulatórios exigem a realização de avaliações de risco para fins de licenciamento de instalações nucleares e radiativas. Essas avaliações, no Brasil, integram Relatórios de Análise de Segurança, requeridos pela CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear) e Estudos de Análise de Riscos, requeridos pelos órgãos ambientais competentes. Uma avaliação de riscos inclui a identificação dos perigos e da sequência de acidentes que podem ocorrer, bem como a estimativa da frequência e dos seus efeitos indesejáveis nas instalações industriais, nos trabalhadores, público em geral e meio ambiente. A identificação e a análise de perigos são também particularmente importantes ao implementar uma gestão integrada de saúde, meio ambiente e segurança, de acordo com as normas ISO 14001, BS 8800 e OHSAS A utilização de técnicas de identificação de perigos e análise de riscos é feita, muitas vezes, na indústria não nuclear, de forma não padronizada pelos diversos setores de uma empresa, diminuindo a eficácia dos critérios de priorização das ações recomendadas baseados nos índices de risco. No entanto, no licenciamento nuclear, a CNEN exige, através de suas normas e formatos padrões, que sejam identificados os riscos, os mecanismos de falhas e de detecção de modo a possibilitar a prática de ações preventivas e mitigadoras. Este artigo propõe a utilização da técnica FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) dentro do processo de licenciamento. Foi implementado um software, através de macros do Excel, utilizando Visual Basic for Applications, o qual propicia tanto a automação quanto a padronização da realização dos estudos FMEA. 1. INTRODUÇÃO Os acidentes industriais ocorridos na década de 80 chamaram a atenção das autoridades governamentais, das indústrias e da sociedade para a necessidade de encontrar meios de prevenção desses eventos. Técnicas de análise de riscos já consolidadas nas indústrias bélica, aeronáutica e nuclear foram, a partir daí, difundidas para outras atividades industriais [1]. Uma avaliação de riscos em uma instalação industrial inclui, geralmente, a identificação dos perigos e da sequência de acidentes possíveis, além da estimativa de frequência e dos efeitos nas instalações, nos trabalhadores e no meio ambiente. A escolha da técnica mais apropriada a cada situação deve considerar fatores como os dados disponíveis e o estágio em que se encontra a instalação, processo ou produto avaliado. Uma técnica de grande importância e que ganhou destaque neste contexto é a FMEA. Trata-se de uma ferramenta sistemática para
2 quantificar a severidade, as probabilidades de ocorrência e de detecção de falhas, bem como orientar na busca de ações corretivas, melhorias de processos e projetos, bem como a elaboração de planos de contingência e de emergência [2]. Entre as importantes aplicações da técnica FMEA na indústria nuclear podem se destacar: implementação de políticas de Manutenção Centrada em Confiabilidade [3]; processos de licenciamento nuclear e ambiental, como técnica de apoio na elaboração de Relatórios de Análise de Segurança e Estudos de Análise de Risco, respectivamente [4, 5, 6]; e realização de avaliações integradas de meio ambiente, saúde e segurança baseadas nas normas ISO 14001, BS 8800 e OHSAS [7, 8]. A análise FMEA vai muito além do simples preenchimento de um formulário. O seu real significado está na discussão e reflexão dos membros da equipe sobre as falhas potenciais e nas ações de melhoria propostas. A equipe responsável pela realização da FMEA deve ser multidisciplinar. São atributos desta equipe, definir a função ou característica do produto ou processo, listar as falhas que podem ocorrer, descrever para cada tipo de falha as possíveis causas e efeitos, e identificar as medidas de detecção e prevenção de falhas já existentes. Para cada causa de falha são associados índices para avaliar os riscos e, a partir destes riscos, são discutidas as melhorias adequadas [9]. A aplicação de técnicas de avaliação de perigos e análise de riscos é feita, muitas vezes, na indústria não nuclear, de forma não padronizada dentro dos seus diversos setores. Esta prática fornece índices de risco avaliados de formas diferentes. Isto torna inviável a comparação entre as informações obtidas e reduz a eficácia da priorização de ações corretivas e mitigadoras. A aplicação da FMEA dentro do processo de licenciamento das instalações nucleares e radiativas pode sistematizar as atividades relacionadas à identificação de perigos e à avaliação de riscos requeridas pelos órgãos reguladores. Com a finalidade de guiar as equipes no preenchimento dos formulários que integram esta análise é que está sendo desenvolvido um software no CDTN/CNEN (Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear / Comissão Nacional de Energia Nuclear) apresentado neste artigo. No Brasil, o licenciamento e a fiscalização das instalações nucleares e radiativas são reguladas pela CNEN. No que se refere aos aspectos ambientais, o licenciamento, acompanhamento e controle é de responsabilidade do IBAMA (Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis). Dentro do processo de licenciamento é exigida pelos órgãos reguladores a elaboração de documentos padronizados contendo a identificação dos riscos envolvidos, bem como os mecanismos de falhas e detecção, de modo a possibilitar a prática de ações corretivas e mitigadoras. O aplicativo descrito neste trabalho é uma ferramenta que visa facilitar o atendimento a estas exigências regulatórias de uma forma ágil, eficiente e padronizada. Além disso, dentro dos processos de gestão integrada de saúde, segurança e meio ambiente, de acordo com as normas BS 8800, OHSAS e ISO 14001, que muitas empresas, de forma voluntária, atualmente vêm adotando, a técnica implementada pode ser bastante útil em várias etapas, tanto para agilizar e otimizar a identificação das causas, modos e feitos das falhas, quanto para comparar os riscos e priorizar ações.
3 2. ETAPAS PARA REALIZAÇÃO DE UMA FMEA A realização de uma análise FMEA pode ser dividida em etapas, descritas a seguir. 2.1 Planejamento Esta fase deve ser feita pelo responsável pela realização da FMEA. Essa etapa engloba: identificação dos produtos ou processos que serão analisados; definição dos integrantes do grupo, de preferência pequeno (entre 4 e 6 pessoas) e multidisciplinar; elaboração do calendário de reuniões; preparação da documentação. 2.2 Análise de Falhas em Potencial Esta fase é realizada por todo o grupo, que preenche o formulário com foco em: funções e características do produto, processo ou sistema; modos ou tipos de falhas potenciais para cada função; efeitos do tipo de falha; causas possíveis da falha; controles atuais. 2.3 Avaliação dos Riscos Nesta etapa são definidos os índices de severidade (S), de probabilidade de ocorrência (O) e detecção (D) para cada causa de falha, conforme critérios pré-estabelecidos. Os índices são avaliados de forma independente, quando a equipe estiver avaliando um índice os demais não devem influenciar. Com esses índices calculam-se os coeficientes de prioridade de risco (R) através da multiplicação dos três. 2.4 Melhoria Nesta fase a equipe lista as ações a serem tomadas para reduzir os riscos. Essas medidas podem agir em algumas ou em todas as falhas; na prevenção ou detecção de falhas; ou mesmo serem tomadas para limitar os efeitos, através das chamadas ações mitigadoras. 2.5 Continuidade O formulário FMEA deve ser sempre revisado, principalmente quando ocorrerem alterações no produto, no processo ou no sistema analisado. O grupo deve sempre avaliar as falhas previstas, comparando-as com as que estão ocorrendo, de forma a incorporar as falhas não previstas ao banco de dados e reavaliar as já previstas. 3. IMPLEMENTAÇÃO COMPUTACINAL DA TÉCNICA FMEA O software para a realização da FMEA foi desenvolvido na linguagem Visual Basic for Applications, presente no Microsoft Excel [10]. O aplicativo desenvolvido é composto por
4 formulários que podem ser facilmente preenchidos pelas equipes responsáveis pela realização da análise FMEA. A maioria dos formulários conta com botões de ajuda, os quais informam a função dos demais botões presentes nos formulários. O aplicativo permite criar novos formulários FMEAs; editar os já existentes; visualizar, excluir, copiar ou renomear formulários; exportar ou importar formulários de outras pastas de trabalho; e enviar s com arquivos FMEAs anexos. A tela inicial do software é mostrada na Figura 1 onde, além das funções mencionadas, pode-se destacar a função Ajuda?, orientando sobre a utilização do sistema. Os formulários são preenchidos a partir de um banco de dados armazenado em uma planilha do Excel. O banco de dados pode ser alterado ou editado através do botão Editar Biblioteca, presente na tela inicial do programa. Ao ser acionada esta função, um novo formulário é aberto com informações sobre o processo de edição do banco de dados (Figura 2). Além da descrição das informações sobre o processo, sistema e equipe são introduzidas no banco de dados as seguintes informações: requisitos identifica os requisitos funcionais do produto, processo ou sistema; modos de falha identifica as formas como as falhas se apresentam; efeitos descreve as consequências do modo de falha apresentado; causas descreve a causa raiz do modo de falha; controles descreve os controles atuais existentes no sistema ou processo para evitar a ocorrência do modo de falha; soluções descreve as medidas indicadas como ações corretivas ou mitigadoras na ocorrência do modo de falha descrito. Figura 1. Tela inicial do aplicativo para a realização da FMEA
5 Figura 2. Formulário para editar o banco de dados do aplicativo A Figura 3 corresponde ao formulário central do programa. A partir dele é possível preencher as principais informações requisitadas em uma análise FMEA. Nesse formulário é possível excluir, renomear ou adicionar as entradas selecionadas. Este formulário conta com um botão de ajuda e com um botão para cancelar a edição da FMEA em análise. Este botão exclui todas as informações da FMEA que está sendo analisado. O botão salvar é utilizado para armazenar todas as informações inseridas.
6 Figura 3. Principal formulário do programa, utilizado para preencher as principais informações do produto ou processo avaliado 4. CONCLUSÃO O aplicativo computacional desenvolvido torna mais fácil e ágil a realização da análise FMEA. O sistema desenvolvido também propicia uma maior comunicação entre os membros da equipe durante a realização da análise. Outra grande vantagem é a padronização obtida com a utilização do software. Os índices de detecção, ocorrência e severidade são calculados automaticamente com base no conhecimento já adquirido do processo. As tabelas utilizadas para obtenção destes índices são continuamente atualizadas à medida que as bases de dados vão sendo preenchidas com os modos e efeitos de falhas dos produtos, processos ou sistemas que vão sendo analisados. O software pode ser utilizado tanto para apoiar o processo de licenciamento das instalações nucleares e radiativas, em atendimento às exigências dos órgãos reguladores, quanto para agilizar e otimizar a implementação de sistemas de gestão integrada de saúde, segurança e meio ambiente, que muitas empresas, de forma voluntária adotam. O software pode ser adaptado para outras aplicações, como, por exemplo, para suporte à implementação de Manutenção Centrada em Confiabilidade, através da utilização de índices
7 de severidade, ocorrência e detecção específicos para esta finalidade, os quais devem ser inseridos no programa fonte desenvolvido.. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CDTN/CNEN (Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear), ao CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) e à Fapemig (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais) por viabilizarem a realização e apresentação deste trabalho. REFERÊNCIAS 1. Senne JR., M. Abordagem sistemática para avaliação de riscos de acidentes em instalações de processamento químico e nuclear. Tese de Doutorado, FEQ/UNICAMP, Campinas, (2003). 2. Vasconcelos, V.; Costa, A.C.L.; Jordão, E. Development of a systematic methodology to select hazard analysis techniques in nuclear facilities. Proceedings of 12 th Brazilian Congress of Thermal Engineering and Sciences, Belo Horizonte, MG, November, (2008). 3. Mobley, R.K., Higgins, L.R. and Wikoff, D.J. Maintenance engineering handbook, 7th ed., McGraw Hill Ltd., New York, 1244p. (2008). 4. CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. Manual de orientação para a elaboração de Estudos de Análise de Riscos. Norma Técnica CETESB P4.261, Secretaria de Estado de Meio Ambiente, São Paulo, 120 p. (2003). 5. CNEN Comissão Nacional de Energia Nuclear. Licenciamento de instalações nucleares. CNEN NE-1.04, Rio de Janeiro, 20 p. (2002). 6. CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução CONAMA n 237, de 18/12/1997. Dispõe sobre licenciamento ambiental. (1997). 7. Chaib, E.B.D. Proposta para implementação de gestão integrada de meio ambiente, saúde e segurança do trabalho em empresas de pequeno e médio porte: um estudo de caso da indústria metal-mecânica. Dissertação de Mestrado, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 138p. (2005). 8. USNRC - U. S. Nuclear Regulatory Commission. Integrated safety analysis Guidance document. NUREG-1513, Office of Nuclear Material Safety and Safeguards, Washington D.C., 65 p. (2001). 9. Dyadem, P. Guidelines for Failure Mode and Effects Analysis For automotive, aerospace and general manufacturing industries. CRC Press, Ontario, Canada, 143p. (2003). 10. Jelen, B. and Syrstad, T. Macros e VBA para Microsoft Excel. Editora Campus/Elsevier, Rio de Janeiro, 576p. (2004).