_8-ESTUDO TERMELETRICA

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APOSTILA DO CURSO SOBRE ESTUDO DE ANÁLISE DE RISCOS E

PROGRAMA DE GERENCIAMENTO DE RISCOS

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Relatório Nº: Apostila Análise Risco/2006 Revisão Nº: 2

Módulo 6: Estudo de Caso – Termelétrica

Preparado para:

Ministério do Meio Ambiente Secretaria de Qualidade Ambiental

DET NORSKE VERITAS

RELATÓRIO TÉCNICO

DET NORSKE VERITAS REGION SOUTH AMERICA Rua Sete de Setembro 111, 12º / 14º andares - Centro CEP: 20050-006 - Rio de Janeiro RJ, Brasil Caixa Postal 286 Tel:+55 21 2517-7232 Fax:+55 21 2252 1695 http://www.dnv.com

Data primeira edição: Projeto Nº:

06/11/2006 WO53706056 Aprovado por: Unidade Organizacional:

Luiz Fernando Seixas de Oliveira DNV Principia

Cliente: Atenção a: Ministério do Meio Ambiente - Secretaria de Qualidade Industrial

Marcus Bruno Malaquias Ferreira e Rita Lima de Almeida

Apostila fornecida aos participantes dos cursos de Estudo de Análise de Riscos e Programa de Gerenciamento de Riscos para técnicos do Ministério do Meio Ambiente, IBAMA e OEMAs. A apostila é constituída de 14 módulos, correspondentes aos módulos de 0 a 13 do Curso. Uma relação com algumas das referências bibliográficas mais relevantes sobre os assuntos abordados nos módulos é apresentada no Módulo 0. O objetivo deste módulo é apresentar um estudo de caso referente à aplicação de técnicas de análise de risco para Termelétricas.

Relatório Nº Grupo de Assunto:

Apostila Análise Risco/2006 Indexing terms

Título Relatório: Palavras chaves: Área de serviço: ISA 1

Setor de Vendas:

Módulo 6: Estudo de Caso: Termelétrica

Curso APP AQR Risco

Trabalho executado por:

Flávio Luiz Barros Diniz, Luiz Fernando Seixas de Oliveira, Mariana Bahadian Bardy e Nilda Visco Vieira

Trabalho verificado por:

Cássia Oliveira Cardoso, Felipe Sodré e Tobias Vieira Alvarenga

Data desta edição: Rev. Nº.: Número de páginas:

03/04/2007 0 19

Não distribuir sem a permissão do cliente ou responsável da uinidade organizacional

Livre distribuição dentro da DNV após 3 anos

Estritamente confidencial

Distribuição irrestrita

© 2005 Det Norske Veritas Ltda. Todos os direitos reservados. Esta publicação ou parte dela não podem ser reproduzidas ou transmitidas em qualquer forma ou qualquer meio, incluindo fotocópias ou gravações sem o consentimento por escrito da Det Norske Veritas Ltda.

Módulo 6: Estudo de Caso: Termelétrica – WO 53705093

Apostila Análise Risco/2006 Rev.: 1 Flávio Diniz, Luiz Fernando Oliveira, Mariana Bardy e Nilda Visco

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ÍNDICE

1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................................................1

2 ETAPAS DO ESTUDO...........................................................................................................................................1

3 ANÁLISE PRELIMINAR DE PERIGOS.............................................................................................................2

4 ANÁLISE DE VULNERABILIDAE .....................................................................................................................5

5 ANÁLISE QUANTITATIVA DE RISCOS...........................................................................................................7



1

1 INTRODUÇÃO

O objetivo deste módulo é apresentar um estudo de caso referente à aplicação de técnicas de análise de risco para Termelétricas.

São estudadas instalações que operam com dois tipos de combustíveis: gás natural e óleo. As termelétricas a gás normalmente recebe o gás através de linha rígida até uma estação receptora. Nesta estação é feita a filtragem, regulagem e medição do gás natural antes deste alimentar as turbinas. São constituídas basicamente de:

• turbinas, com seus respectivos geradores, • transformadores, • torres de refrigeração, • compressores de ar e • equipamentos auxiliares associados, tais como • filtro de ar e silenciador da admissão de ar na turbina, • chaminé de escape de gases da exaustão da turbina, • centro de controle da turbina, • sistema de filtragem de óleo e • sistema de armazenamento e bombeio de óleo diesel, para o caso de falta de gás

natural.

Já as termelétricas a óleo composta de unidades motogeradoras formadas por:

• Um motor estacionário de combustão interna, • Um gerador trifásico; • Sistemas auxiliares necessários para permitir seu funcionamento: o Sistema de Óleo Combustível e Óleo Diesel, Sistemas de Óleo Lubrificante, Sistema

de Ar Comprimido, Sistemas de Resfriamento, Sistema de Ar de Admissão, Sistema de Exaustão, Sistema de Água de Serviço e Água Industrial, Sistema de Separação de Água e Óleo e Sistema de Drenagem Pluvial e Sanitária

O sistema de combustível líquido fornece óleo combustível para todos os conjuntos

geradores, o qual consiste de bomba de descarregamento, filtros, estações de medição e um tanque de estocagem de óleo combustível.

2 ETAPAS DO ESTUDO

A primeira etapa de um estudo de Análise de Risco é definição de qual é a técnica mais apropriada à instalação a ser avaliada. Tipicamente, todo estudo de Análise de Risco inicia-se com a identificação dos perigos existentes, sendo utilizada nesta etapa a técnica de Análise Preliminar de Perigos (APP).

Em seguida a esta etapa inicial, poderá haver desdobramentos, com a Análise de Vulnerabilidade, cujo objetivo é definição dos efeitos potenciais dos cenários acidentais



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identificados na APP, que possam levar à ocorrência de vítimas fatais. Caso esta análise não seja suficiente para garantir a aceitabilidade dos riscos, por exemplo, em caso de haver grande número de pessoas que possam ser atingidas pelos efeitos de um acidente, deverá ser realizada uma Análise Quantitativa de Riscos. Nestas duas etapas são utilizados softwares específicos que irão a partir dos dados de operação das instalações e da região, calcular os efeitos dos acidentes.

Após a conclusão do estudo de Análise de Risco, é recomendada a elaboração de um

Programa de Gerenciamento de Risco, incluindo o Plano de Ação de Emergência.

1ª Etapa:Identificação dos

Cenários de Acidente

2ª Etapa: Vulnerabilidade(Abrangência dos Acidentes)

3ª Etapa:Elaboração do Plano de

Gerenciamento de Risco e Plano de Ação de Emergência (PAE)

ETAPAS

- Análise Preliminar de Perigos(APP)

- Uso de Software Específicos

- Estrutura Básica/Recursos- Procedimentos- PEI - Processo de Melhoria Contínua

Etapas do Estudo

2ª Etapa: Análise Quantitativa De Riscos

(Risco Social e Individual)- Uso de Software Específicos

3 ANÁLISE PRELIMINAR DE PERIGOS

A etapa inicial APP, tem como objetivo identificar os possíveis cenários acidentais que podem ocorrer na instalação em análise. Os perigos principais identificados para a Termelétrica a Gás e para a Termelétrica a Óleo, juntamente com suas causas e efeitos, estão indicados nas Tabelas 3.1 e 3.2, respectivamente.



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Tabela 3.1 Perigos Identificados para Termelétrica a Gás

Tabela 3.2 Perigos Identificados para Termelétrica a Óleo

Para cada um destes conjuntos de Perigo-Causa-Efeito são classificadas suas freqüências de ocorrência e severidade dos efeitos, utilizando-se matrizes de risco, tal como a indicada a seguir.

Matriz de Risco

FrequênciaMATRIZCLASSIFICAÇÃO

RISCOS A B C D E

IVIIIII

Severidade

ISeveridade

I. Baixa

II. Moderada

III. Séria

IV. Crítica

Frequência

A Extremamente Remoto

B Remota

C Ocasional

D Provável

E Frequente

Risco

(1) Baixo

(2) Moderado

(3) Alto

-Explosão confinadaapagamento do queimador de gás

das turbinasFormação de atmosfera

explosiva

-Danos às pessoas devido ao

fluxo térmico

Falha do sistema de refrigeração da turbina

Falha do sistema de óleo de lubrificação

Incêndio na Turbina

Contaminação do arTocha, Incêndio em nuvem,

explosão em nuvemRuptura de linha, vazamento em

conexões e válvulasLiberação de gás inflamável (Gás

Natural)

Efeitos para o Meio Ambiente

Efeitos para a SegurançaCausasPerigos

Termelétrica a Gás

-Explosão confinadaapagamento do queimador de gás

das turbinasFormação de atmosfera

explosiva

-Danos às pessoas devido ao

fluxo térmico

Falha do sistema de refrigeração da turbina

Falha do sistema de óleo de lubrificação

Incêndio na Turbina

Contaminação do arTocha, Incêndio em nuvem,

explosão em nuvemRuptura de linha, vazamento em

conexões e válvulasLiberação de gás inflamável (Gás

Natural)



Termelétrica a Gás

Contaminação do ar-Operação da unidadeEmissão atmosférica

-Possibilidade de ferimento a

operadores devido àabertura de do arco voltaico

Curto-circuitoExplosão física de transformador elétrico

Contaminação do soloIncêndio em poçaRuptura de linha, vazamento em

conexões e válvulasLiberação de líquido inflamável

(Óleo Diesel)



Termelétrica a Óleo Diesel

Contaminação do ar-Operação da unidadeEmissão atmosférica

-Possibilidade de ferimento a

operadores devido àabertura de do arco voltaico

Curto-circuitoExplosão física de transformador elétrico

Contaminação do soloIncêndio em poçaRuptura de linha, vazamento em

conexões e válvulasLiberação de líquido inflamável

(Óleo Diesel)



Termelétrica a Óleo Diesel



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Desta forma, é construída a planilha de APP, conforme exemplificado a seguir.

Análise Preliminar de Perigos (APP)

Empresa: TERMELÉTRICA Sistema: SISTEMA DE GÁS

Referência: Data: Revisão:

Perigo Causas Modos de Detecção Efeitos Cat Freq Cat Sev Cat Risco Recomendações Número do

Cenário

Grande liberação de gás inflamável (Gás Natural)

Devido a ruptura de : - Linha desde o limite de bateria até a válvula pneumática de bloqueio - Válvulas - Flanges - Conexões

- Visual - Ruído - Odor

- Formação de nuvem inflamável. - Possível ignição podendo ocorrer incêndio tipo tocha ou incêndio/explosão em nuvem.

D III 2 1

Incêndio na turbina

Devido a: - Falha do sistema de refrigeração da turbina. - Falha do sistema de óleo de lubrificação.

- Visual - Detetores de incêndio

- Danos aos equipamentos. - Possibilidade de danos aos operadores causados pelo fluxo térmico.

E III 2 2

Formação de atmosfera explosiva

- Devido a apagamento do queimador de gás das turbinas

Indicação de temperatura na sala de controle

Explosão confinada D III 2 R1) Estabelecer rotina de teste do sistema de controle a incêndio nas turbinas

3

3

3

3


Empresa: TERMELÉTRICA Sistema: SISTEMA DE GÁS



Cenário

Grande liberação de gás inflamável (Gás Natural)

Devido a ruptura de : - Linha desde o limite de bateria até a válvula pneumática de bloqueio - Válvulas - Flanges - Conexões

- Visual - Ruído - Odor

- Formação de nuvem inflamável. - Possível ignição podendo ocorrer incêndio tipo tocha ou incêndio/explosão em nuvem.

D III 2 1

Incêndio na turbina

Devido a: - Falha do sistema de refrigeração da turbina. - Falha do sistema de óleo de lubrificação.

- Visual - Detetores de incêndio

- Danos aos equipamentos. - Possibilidade de danos aos operadores causados pelo fluxo térmico.

E III 2 2

Formação de atmosfera explosiva

- Devido a apagamento do queimador de gás das turbinas

Indicação de temperatura na sala de controle

Explosão confinada D III 2 R1) Estabelecer rotina de teste do sistema de controle a incêndio nas turbinas

3

3

3

3


Empresa: TERMELÉTRICA Sistema: SISTEMA DE ÓLEO DIESEL



Cenário

Pequena Liberação de líquido inflamável no dique (Óleo Diesel)

Devido a vazamento em: - Flanges de válvulas (12). - Conexões para chaves de nível

- Visual - Contaminação do solo do dique

C II 2 1

Grande liberação de líquido inflamável durante sua utilização nas turbinas (Óleo Diesel)

Devido a ruptura em linha no aquecimento do combustível

- Visual - Formação de poça no local. - Possibilidade de ignição com ocorrência de incêndio em poça

D III 2 R2) Instalar sistema de água de combate a incêndio, com capacidade de utilização de LGE.

2

Ignição de mistura inflamável no espaço vapor do tanque de diesel

Devido a descarga atmosférica - Visual - Explosão confinada no tanque de diesel - Incêndio no tanque de diesel

E IV 2 R3) Instalar sistema de aterramento no tanque de diesel

3

Contato de pessoas com superfície eletricamente energizada

Presença de pessoas não autorizadas próximo a "linhas vivas"

- Visual - Choque elétrico com risco de ferimentos de operadores ou morte

B I 2 R4) Isolar a área eletrificada, permitindo acesso apenas às pessoas autorizadas

4

Explosão física de transformador elétrico

- Curto-circuito - Visual - Ruído

- Danos a operadores devido à abertura de do arco voltaico - Destruição física dos sistemas elétricos da subestação

D III 2 5

Emissão atmosférica - Operação da unidade - Visual - Contaminação do ar A I 6

3

4

2

1

3


Empresa: TERMELÉTRICA Sistema: SISTEMA DE ÓLEO DIESEL



Cenário

Pequena Liberação de líquido inflamável no dique (Óleo Diesel)

Devido a vazamento em: - Flanges de válvulas (12). - Conexões para chaves de nível

- Visual - Contaminação do solo do dique

C II 2 1

Grande liberação de líquido inflamável durante sua utilização nas turbinas (Óleo Diesel)

Devido a ruptura em linha no aquecimento do combustível

- Visual - Formação de poça no local. - Possibilidade de ignição com ocorrência de incêndio em poça

D III 2 R2) Instalar sistema de água de combate a incêndio, com capacidade de utilização de LGE.

2

Ignição de mistura inflamável no espaço vapor do tanque de diesel

Devido a descarga atmosférica - Visual - Explosão confinada no tanque de diesel - Incêndio no tanque de diesel

E IV 2 R3) Instalar sistema de aterramento no tanque de diesel

3

Contato de pessoas com superfície eletricamente energizada

Presença de pessoas não autorizadas próximo a "linhas vivas"

- Visual - Choque elétrico com risco de ferimentos de operadores ou morte

B I 2 R4) Isolar a área eletrificada, permitindo acesso apenas às pessoas autorizadas

4

Explosão física de transformador elétrico

- Curto-circuito - Visual - Ruído

- Danos a operadores devido à abertura de do arco voltaico - Destruição física dos sistemas elétricos da subestação

D III 2 5

Emissão atmosférica - Operação da unidade - Visual - Contaminação do ar A I 6

3

4

2

1

3



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4 ANÁLISE DE VULNERABILIDAE

A Análise de Vulnerabilidade, cujo objetivo é definir os alcances para os efeitos que podem ser gerados nos cenários acidentais identificados na APP, como incêndio em poça, jato de fogo, incêndio em nuvem, explosão em nuvem e outros. Devem ser selecionados para esta análise os cenários mais significativos em termos de maiores inventários e produtos com maiores potenciais de danos às pessoas, instalações e meio ambiente. A classificação de severidade da APP é um indicativo para a seleção destes cenários, utilizando-se, por exemplo, aqueles que tiverem potencial para ocorrência de fatalidades.

No estudo de caso das Termelétricas foram selecionados:

• Liberação de Gás Natural, com formação de jato de fogo, incêndio em nuvem e explosão em nuvem;

• Liberação de Óleo Diesel, com incêndio em poça.

Utilizando-se o software PHAST, foram calculados alcances para cada um destes efeitos, conforme indicado nas figuras a seguir e resumido na Tabela 4.1.

Tabela 4.1 Alcances para Cenários Acidentais de Usinas Termelétricas

Cenário Efeito Limites

Incêndio em Nuvem Limite Inferior de Inflamabilidade (100% de

fatalidade) 214 m

0,3 psi – Distância segura 422 m

2 psi – Limite 187 m inferior para danos estruturais

187 m Explosão em Nuvem

7 psi – 99% de danos estruturais 143 m

4 kW/m2 – Dores em 20 s de exposição 240 m

12,5 kW/m2 – 1% de Fatalidade em 35 s de exposição

180 m

Termelétrica a Gás:

Liberação de Gás Natural

Jato de Fogo

37,5 kW/m2 – Danos a equipamentos 136 m

4 kW/m2 – Dores em 20 s de exposição 65 m Termelétrica a Óleo:

Liberação de Óleo Incêndio em Poça 12,5 kW/m2 – 1% de Fatalidade em 35 s de

exposição 25 m



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Análise de Vulnerabilidade

� Liberação de Gás Natural – Incêndio em Nuvem

Effect Zone @ 165000 ppm

165000 ppm

Effect Zone @ 44000 ppm

44000 ppm

Concentration at Time: 9.718 s

LII = 214 m – 100% de Fatalidade


� Liberação de Gás Natural – Jato de Fogo

Ellipse @ 37.5 kW/m2

Ellipse @ 12.5 kW/m2

Ellipse @ 4 kW/m2

Radiation Level

4 kW/m2 – 240 m – Dores em 20 s de exposição12,5 kW/m2 – 180 m – 1% de Fatalidade em 35 s de exposição37,5 kW/m2 – 136 m – Danos a equipamentos



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Worst Case @ 0.482633 bar



OverPressures


� Liberação de Gás Natural – Explosão em Nuvem

0,3 psi – 422 m – Distância segura2 psi – 187 m – Limite inferior para danos estruturais7 psi – 143 m – 99% de danos estruturais


� Liberação de Óleo Diesel

Ellipse @ 4 kW/m2

Radiation Level

4 kW/m2 – 65 m – Dores em 20 s de exposição12,5 kW/m2 – 25 m – 1% de Fatalidade em 35 s de exposiçãoPoça de 40 m de diâmetro

5 ANÁLISE QUANTITATIVA DE RISCOS

Considerando-se a distribuição populacional da região, observa-se que duas áreas externas, uma área comercial com 500 pessoas e uma área industrial com 100 pessoas podem ser atingidas



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pelos cenários potenciais nas Usinas Termelétricas. Desta forma, o estudo de Análise de Risco deverá passar a etapa de Análise Quantitativa de Riscos (AQR).

Análise Quantitativa de Riscos

� Deve-se avaliar, após a realização da Análise de Vulnerabilidade se áreas habitacionais são atingidas (residências, escolas, hospitais, comércio);

� Caso estas sejam atingidas, deve ser realizado o cálculo do risco e comparado o resultado com o critério de aceitabilidade estabelecido para o estudo.

Área Comercial500 pessoas

Área Industrial100 pessoas

Limite da empresaPelos alcances anteriores, são

atingidas duas áreas com presença de pessoas:

- Área Comercial- Área Industrial

Análise Quantitativa de Riscos deverá ser realizada

Esta análise segue a estrutura apresentada a seguir, em que são calculadas freqüências de ocorrência e conseqüências de cada um dos cenários acidentais. O risco calculado é então comparado com o critério de aceitabilidade estabelecido para o estudo e caso seja identificada inaceitabilidade do mesmo, medidas para redução do risco devem ser propostas.

Neste estudo de caso, a curva FxN representativa do Risco Social da Termelétrica, mostrou que o risco desta instalação para a comunidade externa encontra-se na região ALARP – As Low As Reasonable Possible, no qual deve-se avaliar medidas de redução de risco para as quais a redução adicional dos riscos não represente um gasto desproporcionalmente alto de recursos.



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Risco na região ALARP para o critério da

CETESB

Medidas de redução deverão ser avaliadas

Já a curva de iso-risco, que é a curva que fornece o lugar geométrico dos pontos de mesmo risco, observa-se que a mesma encontra-se nos limites de aceitabilidade da CETESB, não havendo necessidade de novas medidas para redução de risco. Mas, como o risco social encontra-se na região intermediária de risco, recomendações devem ser propostas e reanalisadas para a instalação.

Em outras situações, que fosse identificado maior distanciamento entre a instalação em análise e áreas vizinhas com presença constante de pessoas, a etapa final de Análise Quantitativa de Riscos não seria obrigatório, conforme figura abaixo, uma vez que os efeitos da Termelétrica não atingem áreas com presença constante de pessoas.



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� Devido à grande proximidade entre as instalações e a comunidade o risco encontra-se na região ALARP. Caso houvesse maior distância para a instalação, o risco estaria em condição de aceitabilidade total.

Área Comercial500 pessoas

Área Com100 pessoas

Limite da empresa

Pelos alcances anteriores, não há população atingida.

Análise Quantitativa de Riscos não é necessária

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