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AVALIAÇÃO DE RISCO AO NEGÓCIO DEVIDO A ACIDENTES DE PROCESSO EM PLANTAS INDUSTRIAIS
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João Flávio Dinis Almeida
1 AVALIAÇÃO DE RISCO AO NEGÓCIO DEVIDO A ACIDENTES DE PROCESSO EM PLANTAS INDUSTRIAIS Ana Cristina Costa Almeida Risk and Reliability Senior Consultant DNV Energy Solutions Certified Functional Safety Engineer (TÜVFSEng581/07) Mariana Bahadian Bardy Head of Section DNV Energy Solutions M.SC., Chemical Engineer and Safety Engineer ABSTRACT Traditional risk management has focused on effects on people, particularly when using Quantitative Risk Assessment (QRA). A much broader approach is being adopted nowadays, with companies beginning to consider potential accidental losses in their decision making process. This paper describes a study where business risks from major accident hazards were assessed for a large petrochemical plant. The results are presented as F-Cost curves, which are similar to traditional F-N curves, but represent cumulative frequencies of events versus their cost, instead of fatalities. A different variety of costs can be evaluated as property damage, business interruption, inventory loss, environmental loss, clean-up costs, legal costs, fatality and injury costs, amongst others. As final objective of the study insurance values can be adjusted as well as decisions on reducing risk can be made based on the actual benefit, considering the reduction of losses and the amount to be spent on mitigating major risks. Also, values for civil liability insurance can be reviewed, based on the hazards that can result in fatalities and injuries, as well as property losses, for third parties. This paper presents the results of a study which involved the evaluation of the company s civil liability. The key driver was to consider a more accurate value for the company insurance policy, considering the different losses that major accident can lead on for a community and industries located nearby a petrochemical plant. The results of the analysis are presented as F-Cost curves and we describe the risk-based decision making process and criteria adopted by the company to set the maximum loss value to be insured for civil liability. In conclusion, this paper presents results from a real life example of the application of the quantitative evaluation of business risks, illustrating that a financial or business risk approach can
2 help management in day-to-day decisions when considering possible effects of major chemical process accidents. 1. INTRODUÇÃO E HISTÓRICO As últimas três décadas foram marcadas por um grande desenvolvimento das empresas no gerenciamento dos seus riscos de processo, impulsionado pelos grandes acidentes industriais ocorridos neste período, incluindo Flixborough (1974), Bhopal (1984), Piper-Alpha (1988) e, mais recentemente, Enschede (2000), Toulouse (2001), Fluxys (2004) e Texas City (2005). Todos estes, e muitos outros, resultaram em um grande número de fatalidades. Os três exemplos mais recentes resultaram em um total de mais de 60 fatalidades e 3000 feridos. Estes acidentes incentivaram a criação de normas tais como Diretivas de Seveso na Europa e as normas de Gerenciamento de Riscos americanas da EPA (Fewtrell and Hirst, 1998). A legislação tem geralmente focado na redução dos riscos envolvendo fatalidades e ferimentos. Entretanto, neste mesmo período ocorreram vários acidentes que causaram grandes perdas financeiras, apesar de resultarem em poucas fatalidades, ou até nenhuma fatalidade e ferimentos, mas grandes custos ao negócio. Várias empresas tem sofrido perdas financeiras significativas e até mesmo países tem tido sua economia afetada em função de acidentes envolvendo poucas perdas humanas e algumas vezes nenhuma fatalidade. A liberação de dioxina na cidade de Seveso, na Itália, em 9 de Julho de 1976 não ocasionou nenhuma fatalidade direta. Entretanto, este acidente ocasionou a evasão e necessidade de descontaminação de uma vasta área do norte de Milão. Apesar de nenhuma fatalidades imediata ter sido reportada, uma grande quantidade de substância, que pode ser letal, se dispersou em uma vasta região, resultando na contaminação imediata de vasta área de terra e vegetação. Mais de 600 pessoas stiveram de deixar suas casas e mais de 2000 pessoas tiveram que ser tratadas em função da exposição à substância venenosa. Isto foi um fator motivante para mudanças na legislação européia, daí em diante denominada de diretivas de Seveso, que foi amplamente adotada em toda a comunidade européia. A partir de 3 de Fevereiro de 1999, as diretrizes de Seveso II tornaram-se mandatórias para a industria européia. Logo, apesar de não ter ocasionado fatalidades, o acidente de Seveso implicou em um custo muito alto tanto operacional como ambiental Em 1998, um acidente em uma planta de processo da Esso, envolvendo gás liquefeito de petróleo, na Austrália, causou uma enorme explosão matando dois trabalhadores e ferindo 6 pessoas. Apesar do número de fatalidades ter sido menor, se comparado com outros acidentes ocorridos, a estaca ode suprimento de gás do estado de Vitória foi severamente afetada, por um período de vários meses após o acidente. A maior parte do suprimento de gás do estado foi afetada, causando interrupção do fornecimento por mais de 2 meses, e causando um custo estimado de cerca de $1.3 bilhões para a indústria responsável pelo acidente.
3 Este evento fez impactou o gerenciamento de riscos das empresas, que passaram a se preocupar não somente com segurança e cumprimento da legislação, mas também com aspectos relativos apenas aos custos financeiros. Em geral, segurança implica em longevidade e saúde do negócio, como exemplificado acima, e os conceitos de risco são uma forma de representar isto para a liderança. Uma extensão da metodologia de Análise Quantitativa de Riscos tradicional (AQR) passou a ser utilizada para estimar as conseqüências financeiras dos acidentes e a exposição financeira associada aos mesmos. Atualmente, a competitividade dos negócios está diretamente ligada ao desempenho financeiro, através da redução da exposição aos custos ou redução do risco de interrupção da produção em decorrência de acidentes de processo. Algumas questões típicas a serem respondidas são: 1. Quais serão os custos se houver um acidente? 2. Qual é a máxima perda que é possível em função de um acidente? 3. Como minimizar a freqüência de acidentes com perda de produção? 4. A que riscos estamos expostos do ponto de vista financeiro? 5. Como realizar uma análise custo-benefício em meu negócio? A troca do Q do termo AQR que representa apenas fatalidades, por efeitos para o meio ambiente, perda de tempo e dinheiro é a chave para uma gestão de riscos mais ampla. Pela quantificação dos impactos para as pessoas, operações e recursos, analistas são capazes de estimar os custos prováveis de um acidente em termos de perda de tempo, danos aos ativos, danos às pessoas, perda da vida, custos de reparação ambiental, custos legais, seguros, etc. Baseada em metodologias e modelos utilizados ao longo de vários anos em AQR s e Análises de Perigos e construídos em softwares (Worthington and Witlox, 2002 and Cavanagh, 2001), uma extensão da análise clássica de AQR para o cálculo do risco financeiro e suas conseqüências foi então desenvolvida. Este artigo descreve a metodologia utilizada para estender a Análise Quantitativa de Riscos tradicional, considerando outros impactos como a perda de produção, impactos ambientais, interrupção do negócio, etc. 2. O CONCEITO DO RISCO FINANCEIRO A técnica de AQR tem sido amplamente utilizada QRA por muitos anos com o objetivo de gerenciar os riscos operacionais em plantas de processo. O foco tem sido usualmente o atendimento a legislação e a abordagem depende da legislação vigente (a exemplo do Purple Book na Holanda) ou baseada na conseqüência (a exemplo do RMP nos USA). Desta forma ambos podem ser estendidos para a gestão dos riscos financeiros, associados com uma planta industrial ou os custos de um único evento (conseqüência financeira). Uma AQR clássica aplica a técnica de quantificação dos riscos associados com as atividades de produção e processamento de produtos químicos e petroquímicos. No sentido de quantificar os riscos, é necessário primeiramente identificar todas as possíveis situações de risco, quantificando-as em termos de conseqüências e freqüências de ocorrência e comparando com critérios de aceitabilidade de riscos internacionais.
4 Resultados típicos de um estudo de AQR são as curvas de iso-risco, a estimativa os riscos individuais e as curvas FxN que representam o risco social. O risco para a vida é somente um dos riscos inerentes a operação de uma planta industrial, em função da ocorrência de acidentes de processo. Outros riscos incluídos envolvem o meio ambiente, risco aos ativos e equipamentos e o impacto no desempenho financeiro. Deste modo, is, todos estes riscos tem um custo associado, o qual pode ser calculado e integrado da mesma forma que o risco de fatalidades, gerando parâmetros de custos que poderão ser avaliados para cada categoria. O trabalho e os dados necessários para um estudo de risco financeiro podem ser resumidos na figura 1. Figura 1 Metodologia de Análise de Riscos estendida ao cálculo do risco financeiro. Contribuições típicas em casos de perdas financeiras envolvendo acidentes incluem: Impactos em pessoas representados por fatalidades e ferimentos; Danos à propriedade incluindo perda de capital devido a reparo ou substituição de ativos e equipamentos; Interrupção do negócio incluindo perda de produção; Custos envolvendo perdas de inventários de produtos; Danos ambientais incluindo custos com limpeza, impactos no ecossistema (perdas de vida animal e vegetal); Outros impactos financeiros representados por custos legais, multas, perda de reputação e imagem, compensações financeiras, etc. Resultados típicos de análises de riscos financeiros podem incluir a conseqüência de um único acidente ou o custo total, ou ambos os casos. Estes últimos são utilizados em áreas de uma planta, onde um único acidente pode representar um risco de perda muito alto e consequentemente inaceitável. Estendendo para o risco, medidas como a Perda
5 Média Anual Estimada e a Perda Máxima Estimada podem ser calculadas. As curvas F- Custo são também apresentadas, analogamente às Curvas FxN para o risco social médio de uma AQR tradicional, assim como outros resultados numéricos e gráficos (Cavanagh and Linn, 2006). Chippindall and Butts (2004) adotaram uma abordagem similar aos autores, usando o programa Phast como um software de cálculo de conseqüências, e desenvolvendo os cálculos dos custos e riscos sumarizados em um número planilhas de modelos. A vantagem do uso do programa Safeti Financial e do modelo presente no mesmo, é que ele analisa equipamentos, fontes de liberação, população, fontes de ignição, entre outras informações como entrada de dados, diretamente em um mapa também existente no Safeti GIS, permitindo múltiplas combinações para gerar os resultados. Alguns dos elementos do modelo utilizado neste artigo são: 1. Um modelo geográfico da instalação e vizinhanças, incluindo ignição, população, etc 2. Um completo conjunto dos principais cenários de acidentes identificados na instalação; 3. Um grupo de condições meteorológicas representativas da região e suas probabilidades; 4. Estimativas de freqüências de acidentes; 5. A modelagem de um grupo de conseqüências potenciais para cada cenário analisado; 6. Análise dos impactos de cada evento iniciador de acidente na planta, ativos vizinhos e população. O cálculo e análise dos riscos financeiros associados com estes impactos são reportados em termos de curvas F-Custo, taxas de perdas totais, Perda Média Anual Estimada, e Perda Máxima Estimada (exemplo em Evans and Thakorlal, 2004). Aplicação típica de análises de riscos finaceiros incluem: 1. Ajuda no processo de tomada de decisão com recomedações para a redução dos riscos suportadas por uma análise técnica de custo benefício; 2. Redução da exposição ao risco financeiro, através da análise dos benefícios relativos às diferentes estratégias de mitigação dos riscos; 3. Comparação da exposição ao risco financeiro para um intervalo de condições de processo; 4. Risco financeiro avaliados em função do tempo; 5. Análise direta dos riscos financeiros dos principais perigos de plantas de processo. Detalhes da metodologia adotada neste artigo são apresentadas na seção seguinte, através da utilização do programa Safeti Business da DNV.
6 3. METODOLOGIA E MODELO 3.1 O Cálculo do Risco Financeiro O risco finaceiro total é o somatório do risco devido aos impactos em pessoas (fatalidades e ferimentos), impactos aos ativos e outras análises em termos de danos e custos de reposição, interrupção do negócio e do processo produtivo, impacto ambiental, além de custos legais, multas, etc. A metodologia utilizada neste modelo considera o risco financeiro em termos de análises a seguir: População; Equipamentos; Análises (instalações, infraestrutura, etc; Custos definidos pelo usuário. Para casos com custos relativamente baixos, CUSTOT é assumido como um simples somatório. Para grandes custos, o valor é expresso pela relação a seguir: CUSTO Total =max (CUSTO T, 0.5 CUSTO T 1.05 ) 3.2 Nível de Dano e Conceito de Fator de Vulnerabilidade O método mais simples para avaliar o impacto de cada conseqüência em um receptor é definir um valor limitante para cada. Acima do mesmo, o receptor sofre dano de 100% e abaixo, não sofre dano algum. Este conceito será familiar aos usuários do SAFETI, no qual tipicamente são utilizados dois valores limitantes para cada resultado. Para explosões, jatos de fogo e poças de fogo, um nível de dano superior e um inferior são definidos, com um fator de vulnerabilidade entre zero e um associado a cada nível. Para flash de fogo, uma fração de LFL é definida, abaixo da qual não ocorre dano e acima da qual ocorre dano máximo, como definido pelo fator de vulnerabilidade apropriado. Para vazamentos tóxicos, um nível de concentração é designado, abaixo do qual não ocorre dano, e acima do qual ocorre dano máximo, mais uma vez baseado no relevante fator de vulnerabilidade. Dano tóxico é destinado primeiramente para uso com ativos, no qual o dano resultará em algum tipo de poluição, a qual possui um custo de limpeza ambiental associada a si. Uma aproximação similar é feita para os efeitos em populações, e já encontra-se devidamente documentada no modelo Safeti (Worthington and Witlox, 2002). A partir do tamanho e da localização da zona efetiva, determinadas pelos modelos de conseqüências disponíveis no Phast, o nível de dano acima descrito, o fator de vulnerabilidade associado e a razão entre as zonas ativas e efetivas, o nível de dano pode ser calculado e convertido a um custo total para cada categoria de custo. Na figura 2, as partes hachuradas dentro e
7 fora das linhas em negritos representam tipicamente os limites inferior e superior de nível de danos, respectivamente para um cenário simples vazamento e clima na região. São também mostrados a população típica, as zonas ativas e um simples item do equipamento. Qualquer receptor com valor fora do limite inferior da linha em negrito não sofrerá dano. Qualquer receptor entre a linha e fora da área hachurada sofrerá dano dentro de um limite indicado pelo fator de vulnerabilidade para o limite inferior. Qualquer receptor dentro da área hachurada será danificado em determinado grau, indicado pelo fator de vulnerabilidade mostrado para o limite superior Figura 2 Exemplo de Limites de Vulnerabilidade Então, por exemplo, na figura 2, se os fatores de vulnerabilidade superior e inferior são 1.0 e 0.5 respectivamente, então a seção da área ativa A fora da linha azul em negrito não será afetada, 50% da área ativa A entre as linhas azul e verde será afetada e 100% da área ativa A dentro da linha verde será afetada. Similarmente, o simples equipamento ilustrado, será 100% afetado, desde que o mesmo esteja dentro da zona da área verde. O mesmo ocorrerá para a população da área hachurada dentro da linha verde. Fontes ou casos de falhas resultam em vazamentos perigosos os quais resultam em danos a outros. Entretanto, cada vazamento terá um custo associado a si, o qual pode gerar outros impactos ou não. Um item de um equipamento em termos de risco financeiro é essencialmente o mesmo que uma fonte, atuando meramente como um receptor ponto para a zona de risco gerada pela fonte. Desse ponto de vista, uma fonte original e um item de um equipamento requerem o mesmo dado financeiro. Um ativo é um tipo de receptor genérico, o qual resultará em um custo se for impactado por uma zona de perigo com um nível de dano grande o suficiente. Uma zona ativa é tratada da mesma forma que um item de equipamento em termos de risco financeiro, mas sem contribuições de custos ambientais. Exemplos típicos de ativos pode ser um prédio dentro do site, como salas de controle e escritórios, prédios fora do site, incluindo a infra-estrutura, como por exemplo, casas, prédios comerciais, fábricas, etc. Informações populacionais podem ser adicionadas por meio do GIS, da mesma forma que no modelo SAFETI, assim como a informação de fonte de ignição. Entretanto, para
8 os cálculos de risco financeiro baseados em população, os seguintes parâmetros adicionais são necessários: Custo de apenas uma fatalidade ou de uma lesão apenas Relação entre fatalidade e lesões (Número de lesões por fatalidade) Custo de uma simples fatalidade entre muitas fatalidades O estudo descrito abaixo foi utilizado para avaliar os riscos financeiros com danos à comunidade e indústrias localizados próximos à planta petroquímica, considerando custo de interrupção dos negócios e danos às fontes, equipamentos e áreas ativas, além do custo das fatalidades (considerando um valor médio por vida). 4. ESTUDO DE CASO Um estudo de caso utilizando a metodologia de análise de risco financeiro foi desenvolvido, baseado na necessidade de uma empresa petrquímica brasilieira em avaliar os possíveis danos que poderiam ser gerados a suas instalações e as possíveis perdas em suas financeiras em virtude da ocorrência de acidentes em seu processo. Inicialmente, para desenvolvimento do estudo foi realizada uma Análise Quantitativa de Riscos, que incluiu desde etapas de identificação de perigos até quantificação de freqüência e conseqüências e o cálculo de risco. Foi utilizado o software Safeti Financial, que permite o desenvolvimento de estudos de análise de risco financeiro, partindo de algumas considerações sobre os danos que se deseja calcular: Valores de residências, baseado no custo médio de casas da região do entorno da instalação; Valores de ativos industriais, baseado em dados publicados e de domínio público das empresas que possam ser atingindas pelos efeitos dos acidentes; Custo de perda de produção, baseado em dados publicados e domínio público referente à produção anual de cada empresa atingida e também da empresa fonte dos acidentes, considerando o tempo que a produção seria interrompida devido aos danos provocados pelo acidente; Número de pessoas expostas, em áreas residenciais e industriais, durante o dia e a noite, baseado em levantamento por fotografias aéreas e informações disponibilizadas pela empresas nas regiões vizinhas. Aproximadamente 30 eventos iniciadores foram avaliados, estimando-se a sua freqüência de ocorrência e as consequências em termos de perdas financeiras. O Safeti Financial calculou a frequência de cada um dos diferentes cenários acidentais a partir destes 30 eventos, considerando as probabilidades associadas para as condições ambientais (direção e velocidade do vento), probabilidades de ignição imediata e retardada, assim cmo as árvores de evento que indicam os possíveis efeitos (incêndio em nuvem, jato de fogo, incêndio em poça, explosão). Esta metodologia está descrita em
9 detalhes no manual de usuário do (Worthington and Witlox, 2002). Os resultados obtidos, sob a forma da curva F-Custo estão representados na Figura Figure 3 Curva F-Custo 1 Perda Total 2 Reparos e Danos Estruturais 3 Custo de fatalidades 4 Perda de Produção A partir da curva indicada na Figura 3, é possível identificar que a perda avaliada pode ocorrer para frequências entre 0,003 e 10-6/ano (ou uma vez a cada 1 milhão de anos). As quatro curvas representadas indicam os difrentes tipos de perda: ativos, produção, pessoais e perda total. Pelo resultado acima, a empresa pode avaliar o nível de risco que considera como aceitável, baseado no seu apetite ao risco. Por exemplo, para uma freqüência acumulada de 10-5/ano, a perda total chega a USD 200 milhões. Neste valor, 90% estão relacionados a danos estruturais e custos com reparos, 7% com custo com fatalidades e os restantes 3% com perda de produção. Observa-se também que 50% das perdas calculadas referem-se a acidentes com origem na área de estocagem da empresa, ficando os restantes 50% dividos entre as 4 plantas de operação, conforme indicado na Figura 4. Esta informação é de relevante importância para que possam ser priorizadas as ações de redução de risco, com foco inicial naqueles cenários que representam maior risco e possibilidades de perda. Com os resultados obtidos neste trabalho, esta empresa do ramo petroquímico pode realizar análises custo-benefício que identifiquem a real redução de perdas esperadas com base em investimentos que possam ser feitos nas suas instalações, ajudando na priorização destes recursos. Questões relacionadas com seguros, como valores de danos máximos ou danos a terceiros, também podem ser revisitados, utilizando-se os resultados deste estudo.
10 Planta A 21% Estocagem 52% Planta B 10% Planta D 12% Planta C 5% Figura 4 Distribuição do Risco 5. CONCLUSÕES We have extended the classical approach to QRA to enable the calculation of broader financial or business risks and built this extended methodology into the Safeti QRA model. We have then used this model to assess the financial risk exposure for third part from a petrochemical plant based on accident scenarios resulting in damage or destruction of equipment and other assets. The Safeti Financial FRA model has been used to make recommendations on appropriate levels of insurance. We have also used the model to identify the main contributors to these broader business risks in order to propose measures to reduce our client s exposure to possible financial losses. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Cavanagh, N.J., Calculating Risks, Hydrocarbon Engineering, Volume 6, Number 6, Palladian Publications, London, June Cavanagh, N.J. and Linn, J., April 2006, Process Business Risk - A methodology for assessing and mitigating the financial impact of process plant accidents, AIChE Global Safety Symposium, Annual Conference of Centre for Chemical Process Safety, Orlando, Florida, pp Chippindal, L. and Butts, D., June 2004, Managing the Financial Risks of Major Accidents, Annual Conference of Centre for Chemical Process Safety, Emergency Planning: Preparedness, Prevention and Response, Orlando, Florida, pp Elkington, J., Towards the sustainable corporation: Win-win-win business strategies for sustainable development., California Management Review 36, no. 2: , Evans, J. and Thakorlal, G., Total Loss Prevention Developing Identification and Assessment Methods for Business Risks, 11th International Loss Prevention Symposium, Prague, Fewtrell, P. and Hirst, I.L., A review of high cost chemical/petrochemical accidents since Flixborough 1974, IChemE Loss Prevention Bulletin, No. 140, April Risk Based Inspection, Base Resource Document, API Publication 581, Second Edition, October Topalis, P. and Cavanagh, N.J., "Optimising Inspection Regimes." Hydrocarbon Engineering, Volume 6, No.10. October Wiggins J H, Risk Analysis in Public Policy, Proceedings of Victoria Division, Engineers Australia, Risk Engineering Symposium 1984: Engineering to avoid Business Interruption, Worthington, D.R.E. and Witlox, H., 2002, SAFETI Risk Modelling Documentation Impact of Toxic and Flammable Effects, DNV Software Risk Management Solutions, October 2002.
ANÁLISE QUANTITATIVA DE RISCO DE UMA UNIDADE DE RECUPERAÇÃO DE ENXOFRE DE UMA REFINARIA DE PETRÓLEO
ANÁLISE QUANTITATIVA DE RISCO DE UMA UNIDADE DE RECUPERAÇÃO DE ENXOFRE DE UMA REFINARIA DE PETRÓLEO First Author Heitor de Oliveira Duarte UFPE, Av. Acadêmico Helio Ramos, s/n, Cidade Universitária, Recife-PE,