PAPER_AICHE Abstract #171798

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)
[email protected]
Mariana Bahadian Bardy
Head of Section DNV Energy Solutions
M.SC., Chemical Engineer and Safety Engineer
[email protected]
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
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.
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.
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
Média Anual Estimada e a Perda Máxima Estimada podem ser calculadas. As curvas FCusto 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.
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:
CUSTOTotal =max (CUSTOT, 0.5 CUSTOT 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
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
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
detalhes no manual de usuário do (Worthington and Witlox, 2002). Os resultados obtidos,
sob a forma da curva F-Custo estão representados na Figura 3.
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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.
Planta A
21%
Estocagem
52%
Planta B
10%
Planta C
5%
Planta D
12%
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.
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