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UTILIZAÇÃO DA METODOLOGIA “RAMS” NA ANÁLISE DE

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1. CENARIO 2 CENARIO 1 EP MENSAL CENARIO 3 GE GERADOR DE EMERG NCIA ANUAL MD TRIMESTRAL CEN RIO 4 EP ELECTROBOMBA PRINCIPAL TRIMESTRAL GE SEMESTRAL CEN RIO 5 MD MOTOBOMBA DIESEL SEMESTRAL EP MENSAL MD TRIMESTRAL VS V LVULA SECCIONAMENTO E CEN RIO 6 vs MODIF Figura 6 12 Cen rios alternativos Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 203 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia De referir que as taxas de avaria individuais associadas aos acontecimentos b sicos poderiam eventualmente alterar se face ao cen rio inicial Cen rio 1 uma vez que as periodicidades para testes ou ensaios tamb m se alteraram No entanto mantiveram se os dados iniciais por um lado por falta de dados cred veis relativos aos novos cen rios e por outro lado por os valores considerados serem de certa forma conservadores relativamente aos eventuais novos dados uma vez que teoricamente as taxas de avaria seriam agora mais baixas em virtude de os per odos entre testes ou ensaios serem tamb m mais apertados Introduzindo no modelo os novos cen rios reflexo das altera es anteriormente descritas obtiveram se os resultados apresentados na Tabela 6 10 correspondentes s indisponibilidades m dias referentes ao acontecimento de topo Tabela 6 10 Indisponi
2. 71 Figura 2 19 Exemplo de uma An lise de rvore de Acontecimentos 77 Figura 3 1 Metodologia de An lise de Risco quantitativa cciisiiissitiememams 86 Figura 3 2 Categorias d acidentes sussa rice cone cnet sia renda a tae read eer da da Sa 89 Figura 3 3 Exemplo de uma matriz de classifica o do risco eceeeeeeeeeee nent eeeeeeees 90 Figura 3 4 Princ pio de aceita o ALARP cccccceseseeeeseeeeeeeeeeeseeenseeeaseneesenseseeeeeeenees 91 Figura 3 5 T cnicas mais usadas para an lise da seguran a iienememenemaa 98 xxiii Figura 3 6 Fun es das barreiras de seguran a ciiiieneseatenenenaneneneananananos 101 Figura 3 7 Modelo tipo IAGO zwinna ee RE leaden dela Ra a RA 103 Figura 3 8 Barreiras de seguran a tipo prevenir ou Controlar ccceeeee esse eee ee ees 104 Figura 3 9 Conceito LOPA erae nesses na saia aerea aa Eanes que ne catia 112 Figura 3 10 Modelo gen rico de Risco de Inc ndio ccceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaees 116 Figura 4 1 Possibilidade de estados de um bem sssssssssrsrrrsrnnrrnrrnnrnnrrnnrnnurrnrnnunn 125 Figura 4 2 Exemplo dos diferentes estados de um beM s sssssssssrrsrrsrrnrrrrrnsrrrrensens 125 Figura 4 3 Metodologia de An lise a Sistemas tipo Dormant a 135 Figura 4 4 Disponibilidade instant nea de um componente sujeito a testes e MaANULeN O sacra sis aspira Ta da
3. Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 59 Cap tulo II Conceito RAMS Um BDD um gr fico ac clico directo onde todos os caminhos do diagrama terminam em um de dois estados ou o estado 1 que corresponde falha ou o estado 0 que corresponde ao sucesso Todos os caminhos que terminam no estado 1 d o nos os conjuntos de corte da rvore de Falhas Um BDD composto por v rtices terminais e v rtices n o terminais Os v rtices terminais com valor 0 ou 1 e os n o terminais correspondem aos acontecimentos b sicos da rvore de Falhas Cada ramal com v rtice O significa a n o ocorr ncia do acontecimento b sico e os ramais com v rtice 1 representam a sua ocorr ncia falha Cada v rtice do BDD tem uma estrutura if then else ite do tipo ite X1 f1 f2 que significa que se X1 falha ent o considerar a fun o f1 sen o considerar a fun o f2 A fun o f1 fica no ramal 1 de X1 e a fun o f2 fica no ramal 0 de X1 A Figura 2 11 mostra um exemplo de uma rvore de Falhas e o correspondente BDD Figura 2 11 rvore de Falhas e Diagrama de Decis o Bin rio Neste caso simples e espec fico aplicando a metodologia referente aos BDD o corresponde conjunto de cortes m nimos dado por X3 X1 X2 Utiliza o da Metodologia RAMS na An
4. 1 A distribui o Normal aplica se quando as reposi es em servi o se concentram em torno de um valor m dio de forma sim trica Esta distribui o assemelha se com a distribui o de Weibull quando o par metro de forma assume valores pr ximos de 3 4 a distribui o que mais frequentemente se utiliza em estudos de manutibilidade uma vez que a maior parte dos trabalhos de recoloca o em servi o se efectua volta de valores considerados tempos padr o Al m destas distribui es mais usuais outras poder o corresponder aos dados relativos s recoloca es em servi o como a distribui o Gama Gama Generalizada ou Log stica entre outras embora n o aconte a com tanta frequ ncia Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 69 Cap tulo II Conceito RAMS 2 5 Conceito de Disponibilidade De acordo com a norma portuguesa NP EN 13306 2007 disponibilidade a Aptid o de um bem para cumprir uma fun o requerida sob determinadas condi es num dado instante ou durante um dado intervalo de tempo assumindo que assegurado o fornecimento dos necess rios recursos externos com uma nota mencionando que esta aptid o depende da combina o da fiabilidade da manutibilidade e da adequabilidade da manuten o A disponibilidade tamb m pode ser descrita como a capacidade de um item sob dete
5. A fiabilidade pode ter por objectivo analisar a taxa de avarias durante um longo per odo de dura o tempo ciclos quil metros etc enquanto o controlo de qualidade focaliza a percentagem de bens analisados que se encontra fora de especifica o ou com defeito num determinado instante do processo de fabrico montagem ou teste A fiabilidade actua em qualquer instante da vida do bem desde a sua concep o at fase de abate ou desmantelamento enquanto o controlo de qualidade actua fundamentalmente durante a fase de fabrico A fiabilidade visa aplicar conceitos e metodologias de forma a obter sucesso no que diz respeito sobreviv ncia dos bens enquanto o controlo de qualidade tem o objectivo de converter de forma correcta desenhos e especifica es em produtos A fiabilidade deve garantir um bom produto de acordo com a sua utiliza o enquanto o controlo de qualidade parte do pressuposto que n o existe degrada o durante as fases de fabrico montagem e teste O controlo de qualidade assume uma uniformidade dos bens produzidos dentro das especifica es com custos de an lise aceit veis para os consumidores Para Ferreira 1998 chamamos qualidade dum produto sua conformidade com uma especifica o sa da de f brica t 0 e fiabilidade sua capacidade de mant la durante a sua vida de funcionamento Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala
6. Capitulo III Risco inspec o teste e manuten o inadequada Nesse artigo mencionado um estudo do Edison Electrical Institute EEI onde se refere que num per odo de 20 anos devido a erros e omiss es relacionados com a manuten o em cerca de 49 dos sistemas de supress o por g s em turbinas de combust o resultaram preju zos para a propriedade no valor de 15 9 milh es de d lares No que respeita seguran a contra inc ndios diversos sistemas ou barreiras de seguran a podem ser estudadas Podem ser referidos alguns sistemas est ticos como paredes ou portas corta fogo ou o estudo de materiais relativamente ao seu comportamento de reac o e resist ncia ao fogo ou sistemas din micos como redes de inc ndio armadas RIA sistemas de desenfumagem sistemas autom ticos de detec o de inc ndios SADI sistemas de extin o por espuma ou gases ou sistemas autom ticos de extin o mais conhecidos como redes de sprinklers entre outros Pode tamb m ser analisado um terceiro tipo de elementos que fazem parte da seguran a contra inc ndios mais do foro organizacional como caminhos de evacua o ilumina o de emerg ncia sinal tica ou planos de emerg ncia 3 5 Conclus es do Cap tulo No seguimento do cap tulo anterior o Cap tulo III visou definir o que se entende por Risco Apresentaram se algumas defini es e fez se refer ncia normaliza o relativa a an lises de risco Mostrou
7. Se A e B s o mutuamente exclusivos P A e B 0 Note se que a express o A3 3 da nos sempre um limite superior da verdadeira probabilidade quando os acontecimentos n o s o mutuamente exclusivos A express o A3 4 pode ser estendida a um n mero n de acontecimentos como indicado na express o A3 5 n n l n P E ou E ou ouE gt P E gt gt P E eE i l i l j i l A3 5 m n 2 n n DPE cE cE 1 P E cE e cE i l j i lk jH Se ignorarmos a possibilidade dois ou mais acontecimentos E ocorrerem em simult neo a express o anterior reduz se denominada equa o da aproxima o aos eventos raros que possui um grau de erro abaixo de 10 relativamente designada verdadeira probabilidade conservativo como apresentado em A3 6 P E ou E ou ou B P A3 6 i l Se forem considerados dois acontecimentos A e B mutuamente independentes ou seja a ocorr ncia ou n o ocorr ncia de um acontecimento n o tem influ ncia na ocorr ncia ou n o ocorr ncia do outro acontecimento e vice versa Desta forma pode se escrever a denominada regra da multiplica o de probabilidades P A e B P A P B A3 7 Quando estendida a mais acontecimentos resulta na express o A3 8 P E cE cE PE A3 8 i l Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 245 Anexo III Teo
8. ac es programadas que n o sejam de manuten o De uma forma geral pode se dizer que os bens sujeitos an lise de falhas e a estudos de fiabilidade manutibilidade disponibilidade e seguran a podem encontrar se em v rios estados de funcionamento ao longo do seu ciclo de vida de acordo com as suas caracter sticas de projecto de explora o e de manuten o Do ponto de vista dos bens que se encontram com capacidade operacional podem se definir basicamente dois tipos de situa es nomeadamente Bens em opera o Bens em n o opera o Relativamente ao primeiro tipo podem se aplicar os conhecimentos te ricos tradicionais relacionados com o tipo de an lise que se pretenda efectuar fiabilidade manutibilidade disponibilidade e seguran a sendo frequentemente encontrados diversos estudos nessas mat rias Quanto aos bens que se encontram em n o opera o quer por simplesmente se encontrarem armazenados ou eventualmente se encontrarem instalados em standby ou num estado adormecido dormant j a quantidade de estudos n o t o vasta Podem ser referidos alguns trabalhos como por exemplo um estudo Wu amp Clements Croome 2007 onde se mostra como estabelecer as melhores pol ticas de burn in para produtos no estado dormant dando como refer ncia equipamentos que s o instalados em edif cios na fase de constru o e que n o funcionam at que se d o comissionamento do edif cio
9. es 18 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS Neste sentido poder se tamb m afirmar que a fiabilidade a extens o da qualidade ao longo do tempo Nesta perspectiva e de acordo com Pallerosi 2006 o controlo de qualidade pode ser caracterizado em quatro tipos Qualidade dimensional materiais dimens es pesos etc Qualidade operacional funcionalidade durabilidade possibilidade de repara o condi es de praticabilidade custos operacionais e obsolesc ncia Qualidade temporal fiabilidade manutibilidade e disponibilidade Qualidade comercial pre o de venda condi es de pagamento assist ncia t cnica imagem do produto prazo de entrega armazenamento transporte e comercializa o O tipo de qualidade que caracteriza a vida do bem n o apenas no instante inicial da sua entrada em servi o a qualidade temporal uma vez que trata tipos de acontecimentos como avarias repara es e utiliza o efectiva A qualidade temporal refere se a determinados atributos mensur veis como a probabilidade de sobreviv ncia ou fiabilidade R ou a sua complementar probabilidade de falha F probabilidade de repara o ou recoloca o em servi o ou manutibilidade M e probabilidade de uso efectivo ou disponibilidade A Todos estes factores s o influenciados por acontecimentos indesej veis como por exemplo Avarias significativas na fase inicial da vida operacional
10. o Figura 2 8 Representa o gr fica das v rias fun es de fiabilidade Fonte Assis 2010 Estas fun es ao representar a vida de um bem tamb m s o vulgarmente designadas por leis de vida No entanto h que ter em aten o alguns pormenores nomeadamente referir que as referidas curvas correspondem a bens repar veis sistemas e que a aplicabilidade do termo lei de vida deve ser ponderada para cada caso particular 2 3 7 4 Fiabilidade condicional N o se pode deixar de referir um outro conceito que tem a ver com o c lculo do valor da fiabilidade para uma nova miss o de dura o At ap s o bem em causa ter acumulado uma dura o de vida t Trata se da chamada fiabilidade condicional ou fiabilidade de miss o que pode ser expressa da seguinte forma R At t Pr t gt t t At t gt t 2 11 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 40 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS ou R t At RAD 2 12 Estas express es significam exactamente a probabilidade do bem s avariar com uma idade superior miss o considerada At e com a garantia ou condi o que o mesmo se encontra a funcionar em t relativo ao limite inferior do intervalo correspondente miss o em estudo Estes temas assim como uma apresenta o dos tipos de distribui es mais comuns em an lises de fiabilidade
11. o de um sistema de protec o pressup e colocar o processo produtivo ou n o numa situa o de paragem parcial ou eventualmente paragem total o que aceit vel uma vez que o objectivo muitas vezes n o promover a continuidade das actividades a todo o custo mas sim a seguran a de sistemas mais abrangentes como a salvaguarda de um conjunto de pessoas ou protec o do ambiente como em casos de acidente em centrais nucleares Para actuar ao n vel da preven o e da protec o necess rio inicialmente conhecer o s risco s que podem estar presentes A forma para alcan ar este objectivo passa por realizar an lises de risco tal como referenciado em par grafos anteriores neste cap tulo Para descrever um acontecimento cr tico pode se assim olhar para as suas causas e para as suas consequ ncias podendo esta abordagem ser graficamente representada atrav s do designado modelo tipo la o bow tie Delvosalle et al 2005 conforme Figura 3 7 ACONTECIMENTO CR TICO Ww am Figura 3 7 Modelo tipo la o No lado esquerdo do la o causas podem se utilizar metodologias como An lises de rvore de Falhas FTA Fault Tree Analysis Diagramas de Blocos de Fiabilidade RBD Reliability Block Diagrams An lises de Modos de Falha e Efeitos FMEA Failure Modes and Effect Analysis ou bases de dados Quanto ao lado direito do diagrama consequ ncias podem ser utilizadas outras fer
12. pretende se fundamentalmente que os mesmos funcionem cada vez que forem solicitados e que posteriormente a esta fase que o sistema seja fi vel durante um determinado tempo ou miss o Quando se trata de equipamentos de protec o seguran a pode se afirmar que neste caso concreto o sistema reage a um acontecimento indesej vel e actua para prevenir uma situa o perigosa Se esse mesmo sistema estiver numa situa o de incapacidade tempor ria ou permanente quando for solicitado podemos ent o afirmar que ele se encontra indispon vel A maior parte dos sistemas de seguran a encontra se no estado dormant operando apenas se necess rio ou seja n o se encontra em opera o cont nua Devido sua aplica o e import ncia no sector industrial onde o risco particularmente elevado justifica se um cuidado especial no tratamento deste tipo de sistemas Ser sobre os bens que se encontram neste estado que o presente cap tulo ir incidir desenvolvendo alguns conceitos e demonstrando a sua aplicabilidade A periodicidade com que os testes s o efectuados um factor de extrema import ncia a ser considerado Quanto menor for o intervalo de tempo entre testes mais cedo se descobrem as potenciais falhas ocultas hidden failures embora por outro lado se possam tamb m induzir algumas ex erro humano durante uma ac o de manuten o Al m deste factor tamb m t m que se considerar maiores custos com a manuten
13. ALOCA O DOS VALIDA O DO REQ DO SISTEMA SISTEMA f a PROJECTO E n IMPLEMENTA O INSTALACAO FABRICO Figura 2 1 Representa o em V do ciclo de vida dos sistemas Fonte NP EN 50126 2000 A ramifica o do topo para a base no lado esquerdo designa se por desenvolvimento finalizando com o fabrico dos componentes do sistema A ramifica o da base para o topo no lado direito refere se montagem instala o recep o e explora o de todo o sistema A representa o em V pressup e que as actividades de aceita o est o intrinsecamente ligadas s actividades de desenvolvimento pois tudo que foi projectado deve ser verificado face aos requisitos iniciais Mais recentemente as an lises RAMS t m sido aplicadas em diversos campos como no desenvolvimento teste e avalia o operacionais de sistemas de defesa militar Jackson et al 2005 na integra o com an lises de risco nos processos de manuten o com vista diminui o da frequ ncia de avarias das suas consequ ncias e custos de manuten o Eti et al 2007 utilizando igualmente ferramentas relativamente recentes para a sua pr pria modela o como o exemplo de redes neuronais artificiais Rajpal et Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 9 Cap tulo II Conceito RAMS
14. Em termos cient ficos foram introduzidos conceitos relativamente recentes como as portas l gicas din micas portas essas que se encontram inseridas na An lise de Arvore de Falhas Din mica DFTA sendo utilizadas para mostrar algumas depend ncias e sequ ncias funcionais de componentes instalados num determinado sistema A grande contribui o do presente trabalho refere se apresenta o de uma metodologia para an lise de barreiras de seguran a n o existente na bibliografia consultada resultando numa nova abordagem ao problema Este contributo revela se de extrema import ncia uma vez que proporciona um melhor conhecimento do comportamento deste tipo de bens ajudando os respons veis pela sua manuten o e explora o na tomada de decis es Nesta metodologia faz se a distin o entre duas fases particulares de actua o destes equipamentos nomeadamente uma primeira relacionada com a disponibilidade dos componentes de suporte ou arranque e uma segunda fase relativa fiabilidade dos componentes activos durante um determinado per odo de tempo ou miss o Neste trabalho em particular d se nfase primeira fase considerada fundamental no funcionamento de qualquer barreira de seguran a Com o trabalho desenvolvido espera se ter clarificado alguns assuntos cujo conte do faz parte de algumas das unidades curriculares ministradas no ensino superior universit rio e polit cnico nas reas da Engenharia Mec nica
15. Por vezes a disponibilidade m dia tamb m referida como a disponibilidade inerente ou intr nseca que se refere ao tempo m dio at avaria e ao tempo m dio at recoloca o n o inclu dos os atrasos log sticos e administrativos nas repara es Esta uma express o muito comum quando se pretende quantificar a disponibilidade embora seja mais aplic vel a bens repar veis MTTF MTBF Alje MTTF MTBF MTTR 2 27 importante real ar que quando se trata de equipamentos novos com as inerentes avarias no per odo inicial de opera o ver 2 3 2 per odo onde as taxas de avaria s o decrescentes haver a possibilidade de se verificar uma disponibilidade crescente com o uso contrariando um pouco as explica es dos par grafos anteriores Ser ent o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 73 Cap tulo II Conceito RAMS necess rio proceder se a uma an lise independente da disponibilidade ap s este per odo per odo de mortalidade infantil Deve se tamb m considerar a situa o de se poderem verificar repara es imperfeitas havendo em determinados c lculos a hip tese de afectar o bem de um factor de restaura o A pol tica de recursos humanos tamb m deve ser tida em conta uma vez que em determinados casos a disponibilidade e o n vel de forma o do pessoal para efectuar a manuten o
16. Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 205 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia de gua Contra Inc ndios Referiu se tamb m que cerca de 35 das causas de falha neste tipo de equipamento se devem a altera es ap s comissionamento s condi es de explora o e aos procedimentos de manuten o aplicados durante o seu ciclo de vida Ap s a explica o detalhada de todos as caracter sticas f sicas e funcionais do equipamento passou se ao estudo de um caso pr tico Seguindo a Metodologia RODS come ou se por definir a barreira de seguran a sua constitui o e respectivas fun es De seguida identificaram se os componentes de suporte ou arranque distinguindo se os monitorizados dos n o monitorizados Quanto aos primeiros foi dada uma explica o sobre a raz o da sua exclus o do estudo da primeira fase da Metodologia No que respeita aos componentes de suporte n o monitorizados foram identificados os acontecimentos b sicos que podem estar na origem das falhas assim como definidas as periodicidades associadas a cada tipo de componentes Passou se de seguida constru o da rvore de Falhas tendo em aten o a defini o do acontecimento de topo dos acontecimentos interm dios e de todos os acontecimentos b sicos e a forma como este se relacionam utilizando para o efeito portas l gicas est ticas Foi justificada a
17. es Industriais de Risco Elevado 199 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Importance Measures ao se proceder a uma an lise de sensibilidade S desta forma ficaremos a saber por exemplo o contributo individual de cada acontecimento b sico para o valor da indisponibilidade m dia alcan ada para o acontecimento de topo No seguimento da an lise efectuada ao caso em estudo e tendo por base as indica es e aplicabilidades referentes a cada uma das medidas de import ncia apresentadas no cap tulo anterior pretende se saber qual a probabilidade com que cada um dos acontecimentos b sicos contribuiu para a ocorr ncia do acontecimento de topo Assim analisou se a medida de import ncia Fussell Vesely justificada em virtude dos objectivos pretendidos conforme descrito no Cap tulo V De acordo com esta medida de import ncia a Tabela 6 8 mostra de uma forma hierarquizada o contributo de cada acontecimento b sico para a ocorr ncia do acontecimento de topo Tabela 6 8 Medida de import ncia Fussell Vesely AB Fussell Vesely AB Fussell Vesely AB14 0 701295 AB21 0 019709 AB6 0 077009 AB22 0 014850 AB26 0 057017 AB28 0 014850 AB9 0 051694 AB24 0 009592 AB25 0 043346 AB23 0 009592 AB17 0 043346 AB10 0 006116 AB29 0 034962 AB11 0 006116 AB18 0 034962 AB27 0 003602 AB5 0 034622 AB19 0 002758 AB15 0 034622 AB20 0 002758 AB8 0 026026 AB1 0 000892 AB13 0 026026 AB4 0 000327 AB7 0 020850 AB2 0 000327 AB12 0 02085
18. es ser necess rio remover o bem avariado e proceder sua repara o em oficina Nos casos em que esta segunda condi o se verifica se procedermos substitui o do bem avariado por um outro id ntico que se encontrava em armaz m realizando se em paralelo a repara o do primeiro o bem designa se por rot vel Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 20 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS Normalmente quando se referem bens repar veis estamo nos a referir a sistemas enquanto os componentes s o regra geral definidos como bens n o repar veis Curiosamente alguns bens podem ser considerados como repar veis ou n o repar veis como o exemplo de um m ssil que pode ser um sistema repar vel enquanto se encontra armazenado sujeito a testes peri dicos mas quando lan ado se torna um sistema n o repar vel Para este tipo de sistema as an lises de fiabilidade t m que ser efectuados distintamente para cada um dos estados Outras considera es como o custo tamb m podem definir se um bem considerado repar vel ou n o repar vel como por exemplo uma placa electr nica de televis o onde ser ou n o ser repar vel poder depender do seu custo de repara o O Connor 1999 A maior parte dos bens possui caracter sticas de vida que podem ser ilustradas graficamente Um exemplo dessas representa es a sobeja
19. es de opera o Controlo de qualidade Assegurar que o produto est conforme com o projecto e a sua opera o e manuten o seguem os procedimentos e normas aprovados Redundancias Manuten o preventiva Monitorizar testar e inspeccionar Diversificar Diversificar fabricantes aspectos funcionais e princ pios de opera o 5 2 1 6 An lise qualitativa da rvore de Falhas Tal como referido no Cap tulo II a an lise qualitativa de uma rvore de Falhas tem como objectivo determinar os conjuntos de corte m nimos MCS minimal cut sets Com base nestes conjuntos s o determinadas todas as combina es de acontecimentos que levam falha principal Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 161 Capitulo V Metodologia Proposta Alguns trabalhos analisados Andrews amp Moss 2002 apresentam tamb m uma abordagem pela positiva determinado o conjunto de caminhos m nimos MPS minimal path sets que levam ao sucesso de um sistema Obviamente que qualquer uma das duas abordagens levar a resultados complementares No entanto de acordo com a complexidade dos sistemas em an lise verifica se que em alguns casos se obt m um grande n mero de conjuntos m nimos caminhos ou corte cujo c lculo da probabilidade das combina es poss veis se torna impratic vel na fase posterior de quantifica o da rvore
20. es e instru es incorrectas supervis o deficiente etc Falhas funcionais erros dos operadores ou de comunica o instru es incorrectas supervis o deficiente etc Opera o Constru o Falhas devido a valores extremos temperatura press o humidade tens o etc Falhas devido a acontecimentos ambientais vento terramoto explos o inunda o agentes qu micos etc Apontada a import ncia deste tema as aten es devem ser dirigidas para a preven o contra a ocorr ncia de avarias de causa comum desde a fase de projecto at opera o efectiva do equipamento Os procedimentos para minimizar as avarias de causa comum passam por quest es t cnicas e de gest o nomeadamente Gest o A nivel de projecto procedendo a especifica es e ao controlo e revis es ao projecto Na execu o exercendo controlo na constru o e na montagem Durante a opera o tendo um controlo operacional uma boa gest o da manuten o e conhecendo valores de disponibilidade e de fiabilidade T cnicas Na especifica o de avarias seguras protec o interfaces operacionais redund ncias simplicidade e diversidade funcional Ter um controlo de qualidade seguindo as normas de constru o inspec o e arranque da instala o assim como elaborando instru es de opera o Em termos operacionais produzir instru es para operar e para efectuar testes e tendo especial aten o gest o
21. o se pode de certa forma ignorar uma vez que tem pouca express o comparativamente ao intervalo de tempo entre testes ou inspec es 7 e que para o tipo de equipamentos estudados a quest o da repara o de componentes aquando de uma solicita o n o tem muito sentido a express o anterior simplifica se resultando Aga lse AD AT Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 143 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant 1 ea CO ag 4 21 Assim partindo dos pressupostos assumidos anteriormente chegamos novamente mesma express o que em 4 19 Hauptmanns et al 2008b tamb m utilizam uma express o similar para determinar a indisponibilidade m dia de um sistema autom tico de extin o de inc ndio Zio 2007 apresenta um estudo mais completo sobre este tema englobando outras situa es al m das falhas ocultas Para tal considera se um bem que se encontra operacional no in cio da miss o podendo o seu ciclo de vida ser representado de acordo com a Figura 4 6 MANUTEN O MANUTEN O TESTE ENSAIO TESTE ENSAIO A B C D F t 0 T TTR 21 R 21 24R T Figura 4 6 Comportamento no tempo de um bem sujeito a manuten o teste ou ensaio peri dicos Onde OA Per odo de opera o compreendido at primeira interven o teste ensaio manuten o A probabilidade de a
22. o de probabilidade acumulada de falha F t de acordo com a seguinte express o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 35 Cap tulo II Conceito RAMS F t f at lt 1 2 2 Para toda a vida do bem a rea abaixo da curva de varia o da fun o densidade densidade de probabilidade de falha corresponde sua totalidade logo a probabilidade de falha no infinito a que se refere uma curva de densidade de probabilidade entre zero e infinito assume o valor 1 100 Em qualquer circunst ncia depois de calculada a probabilidade de falha F t a probabilidade de sucesso ou fun o fiabilidade R t pode ser facilmente determinada uma vez que estas duas probabilidades s o complementares R t F t 1 2 3 Um exemplo de uma fun o densidade de probabilidade de falha assim como a interpreta o gr fica das fun es probabilidade acumulada de falha e fiabilidade encontra se representado na Figura 2 6 f t 43 F t R t Tempo t Figura 2 6 Representa o gr fica de uma fun o densidade de probabilidade de falha A probabilidade de sucesso ou fiabilidade pode ser apresentada como a probabilidade do tempo correspondente falha ty ser superior ao tempo considerado no estudo t ou seja R t Pr t gt t O lt t lt o 2 4 Ou tendo em considera o as express es 2 2
23. rvore de Falhas 5 2 1 Descri o detalhada da primeira fase da Metodologia RODS Os pr ximos par grafos visam descrever de uma forma mais detalhada a primeira fase da metodologia proposta Metodologia RODS explicando as v rias etapas assim como referenciar as ferramentas fiabilisticas utilizadas em cada uma delas De forma a se compreender melhor algumas dessas ferramentas oportunamente ser o apresentadas as suas particularidades e refer ncias de suporte 5 2 1 1 Defini o da barreira de seguran a No inicio do estudo dever realizar se uma descri o do equipamento em an lise definido como barreira de seguran a Dever ser descrita a sua fun o os seus sistemas subsistemas unidades e componentes fronteiras do sistema data de in cio de funcionamento e par metros de funcionamento assim como as normas de constru o e instala o seguidas e toda a informa o que se possa considerar relevante e que contribua para a completa caracteriza o da barreira de seguran a aconselh vel que o documento descritivo da barreira de seguran a seja acompanhado e complementado por esquemas ou diagramas tipo P amp I e desenhos da instala o A informa o constante neste documento n o ir fazer parte dos c lculos que servir o para determinar a probabilidade de falha da barreira de seguran a quando solicitada mas permitir conhecer melhor o equipamento e as suas caracter sticas principais fazendo parte integra
24. subjacente primeira fase da Metodologia RODS Para tal aproveita se o trabalho realizado na etapa anterior utilizando os conjuntos de corte m nimos da an lise 18 Method Of Obtaining Cut Sets Ver Cap tulo I Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 162 Industriais de Risco Elevado Capitulo V Metodologia Proposta qualitativa da rvore de Falhas quando assumidamente os acontecimentos s o independentes Para a an lise quantitativa fundamental conhecerem se determinados valores tais como as periodicidades com que as ac es de Manuten o nomeadamente os testes ou ensaios s o efectuadas e as taxas de avaria referentes aos acontecimentos b sicos Esta uma das maiores dificuldades encontradas quando se pretende partir para uma an lise fiabil stica de equipamentos no estado dormant Normalmente n o se conhecem e praticamente n o existe informa o ou bases de dados com indica es sobre taxas de avarias para os bens que se encontram neste estado espec fico No entanto para se realizar uma an lise quantitativa o conhecimento deste par metro fundamental para o c lculo da indisponibilidade m dia tal como visto no cap tulo anterior Na Metodologia RODS e na impossibilidade de se seguir uma base de dados existente como por exemplo a OREDA a taxa de avarias normalmente determinada em fun o da informa o de fabricantes dos
25. DUGAN J B 2000 Sensitivity Analysis of Modular Dynamic Fault Trees Proceedings of IEEE International Computer Performance and Dependability Symposium pp 35 43 OZSOY S CELIK M amp KADIOGLU F S 2008 An accelerated life test approach for aerospace structural components Engineering Failure Analysis Vol 15 pp 946 957 PALLEROSI C 2006 Confiabilidade a Quarta Dimens o da Qualidade Conceitos B sicos e M todos de C lculo Volume 1 Reliasoft Brasil PALLEROSI C 2007 Confiabilidade A Quarta Dimens o da Qualidade Confiabilidade Humana Volume 10 ReliaSoft Brasil PALLEROSI C 2007b Confiabilidade a Quarta Dimens o da Qualidade Confiabilidade de Sistemas Volume 4 Reliasoft Brasil PALLEROSI C 2007c Confiabilidade a Quarta Dimens o da Qualidade Ensaios Acelerados Volume 3 Reliasoft Brasil PALLEROSI C 2007d Confiabilidade a Quarta Dimens o da Qualidade Mantenabilidade e Disponibilidade Volume 5 Reliasoft Brasil PECHT J amp PECHT M 1995 Long term non operating reliability of electronic products CRC Press ISBN 0 8493 9621 2 Boca Raton USA Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 222 Industriais de Risco Elevado Refer ncias PEI P CHANG Q amp TANG T 2008 A quick evaluating method for automotive fuel cell lifetime International Journal of Hydrogen Energy Vol 33 pp 3829 3836 PER
26. Duijm amp Goossens 2006 apresentam no seu estudo uma forma de quantifica o das ac es de gest o no desempenho das barreiras de seguran a baseada na combina o de pesos e pontua es 3 4 Risco de Inc ndio Conforme se viu anteriormente o risco estar sempre presente pelo que tentar se optar pela solu o que apresente um risco menor face aos objectivos a alcan ar havendo lugar assim aceita o de um determinado n vel de risco A metodologia para resolver estes problemas habitualmente gen rica mas no entanto h que ter em aten o certos pormenores conforme a natureza e dimens o da popula o envolvida nos riscos analisados Quando se fala em risco para uma dada instala o de uma forma geral pode se estar a transmitir este conceito de uma forma muito globalizada perdendo se por vezes a no o de quais os riscos espec ficos que est o em jogo e a sua contribui o ou influ ncia para uma ideia ou valor final encontrado Assim conv m real ar cada risco particular focalizando o trabalho naquele cuja incerteza associada poder revelar resultados mais negativos para os objectivos definidos Para determinada empresa por exemplo devido sua localiza o geogr fica pode se pretender efectuar uma an lise de risco s smico enquanto para outra por motivos da sua baixa tecnologia e elevada utiliza o de opera es manuais se poder analisar o risco de acidentes de trabalho ou ainda outro
27. a de Instala es 206 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Assumindo n o aceit vel o resultado da an lise quantitativa foram apresentados alguns cen rios alternativos ao inicial nomeadamente alterando algumas das periodicidades referentes realiza o dos testes ou ensaios ou procedendo a algumas modifica es f sicas ou funcionais dos componentes de suporte n o monitorizados da barreira de seguran a Desta forma o cap tulo termina com a simula o dos cen rios alternativos e com o consequente c lculo da indisponibilidade m dia associada ao acontecimento de topo Assim chega se conclus o que realizando alguns testes ou ensaios com periodicidades mais apertadas que as do cen rio inicial se consegue um aumento da disponibilidade de 85 para cerca de 95 3 Da mesma forma recorrendo a uma simples modifica o processual aquando da realiza o dos testes ou ensaios se consegue alcan ar uma disponibilidade de cerca de 93 2 Da interpreta o das simula es realizadas tamb m poss vel verificar que em determinados casos n o se ganha quase nada ao implementar certas altera es Considera se importante e interessante a aplica o pr tica estudada neste cap tulo pois permite demonstrar a primeira fase da Metodologia RODS assim como fazer refer ncia a mat rias descritas em cap tulos anteriores como a Metodologia RAMS ou crit rios de aceita o do risco Ut
28. constru o da rvore de Falhas da barreira de seguran a em estudo utilizada para a primeira fase da Metodologia RODS pode ser analisado com detalhe no Anexo V Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 191 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Da realiza o da Arvore de Falhas e tendo por base os acontecimentos b sicos e as portas l gicas usadas na sua constru o resultam diversos Acontecimentos Interm dios AI tal como apresentados na Tabela 6 4 Tabela 6 4 Acontecimentos Interm dios da rvore de Falhas Al Descri o do Acontecimento Interm dio All Falha dos Equipamentos de Bombagem AI2 Falha no Arranque da Electrobomba Principal AI3 Falha no Arranque da Motobomba Diesel AI4 Falha de Energia no Quadro El ctrico da Electrobomba Principal AI5 Falha na Transmiss o de Pot ncia do Quadro El ctrico para o Motor El ctrico AI6 Falha dos Sensores de Press o da Electrobomba Principal AI Falha no Motor El ctrico da Electrobomba Principal AI8 Falha de Energia da Rede de Emerg ncia AI9 Falha do Gerador de Emerg ncia AI10 Falha na Transmiss o de Pot ncia do Quadro El ctrico para o Motor Diesel AIli Falha dos Sensores de Press o da Motobomba Diesel AI12 Falha do Motor Diesel AI13 Falha do Motor de Arranque da Motobomba Diesel AI14 Falha das Baterias de Arranque da Motobomba Diesel AI15 Falha na Alimenta o de Comb
29. e 2 3 a fun o fiabilidade pode ser representada pela seguinte express o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 36 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS R t fat lt 1 2 5 Ao analisar se a fiabilidade para uma grande diversidade de bens verifica se que alguns desses bens apresentam uma vida muito curta enquanto outros possuem uma enorme longevidade sem a ocorr ncia de avarias Tamb m para uma mesma dura o da an lise existem casos em que as avarias podem ocorrer logo desde o in cio de opera o e situa es em que as avarias s se verificam numa fase mais avan ada ap s decorrido um dado per odo do tempo Assim a fun o densidade de probabilidade de falha pode assumir diversas configura es sendo esta variabilidade alvo de estudo mais detalhado em futuros par grafos 2 3 7 2 Fun o de Risco Taxa de avarias De acordo com a vasta literatura existente na rea da fiabilidade e conforme os diversos pontos de vista dos autores sobre este assunto constata se que existe alguma confus o entre o conceito de fun o de risco e o de taxa de avarias Basicamente a grande diferen a que o conceito de taxa de avarias s se pode aplicar a bens repar veis quando considerados isoladamente A taxa de avarias est ligada a acontecimentos repetitivos avarias sendo o seu tempo de refer ncia contado desde a en
30. e aeron utico Charruau et al 2006 ou at mesmo no campo alimentar como por exemplo para verificar o comportamento do azeite quando armazenado Garcia Garcia et al 2008 Tamb m t m servido para prever o comportamento de vida de alguns elementos em conjunto com outras t cnicas como as redes neuronais Freitag et al 2009 ou a infer ncia Bayesiana assumindo a distribui o de Weibull e utilizando Cadeias de Markov e simula o de Monte Carlo Dorp amp Mazzuchi 2005 Encontram se tamb m alguns estudos referentes a testes acelerados de corros o que poder o servir para avaliar este modo de degrada o em elementos estruturais como por exemplo a o inoxid vel sujeito a ambientes marinhos Kosaki 2008 ou fibras de carbono refor adas sob ac o simult nea de temperatura e gua do mar Nakada amp Miyano 2008 Relativamente ao tema dos ensaios acelerados poder se ia ir mais al m mas como o mesmo n o se encontra especificado como o objectivo principal do presente trabalho ficam apenas referenciadas algumas das considera es anteriormente apresentadas julgadas pertinentes Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 34 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS 2 3 7 Conceitos relacionados com a fiabilidade Vejamos agora algumas fun es e conceitos importantes quando se fala em estudos de fiabilidade 2 3 7 1 Fun o
31. es anteriores 4 11 4 14 4 16 e 4 17 e para algumas combina es da taxa de avarias e intervalo de tempo entre inspec es podem se obter Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 142 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant valores de indisponibilidade m dia superior unidade gt 1 0 Esta situa o deve se aproxima o assumida em 4 10 Por forma a estabelecer um sistema coerente e aplic vel a todos os casos pr ticos ter se que encontrar uma express o mais concreta que permita obter um valor para a indisponibilidade que se situe no intervalo 0 lt Q t lt 1 Como n o se considera a repara o dos bens nos per odos entre as ac es de manuten o programada testes ou ensaios pode se ent o apresentar de uma forma mais correcta a indisponibilidade m dia considerando o primeiro intervalo entre t 0 e t 7 Para tal recorre se e desenvolve se a express o 4 9 _ 1 f t gan afia Jat 4 18 1 ett f oote F 0 1 gle a F Q t 1 gt ian 1 e PITA 4 19 Outra fonte consultada Isograph 1999 mostra uma forma alternativa para determinar a indisponibilidade m dia associada a bens no estado dormant Aqui parte se da seguinte express o Ar 1 e Atall e 4 20 Att AtpU e Q t Voltando a assumir que o tempo m dio de repara
32. m componentes id nticos em paralelo a fiabilidade do sistema pode ser calculada atrav s da seguinte express o R y ROP A4 12 NAM Num sistema paralelo de s ries com um paralelo de m s ries cada uma com n componentes id nticos em s rie a fiabilidade do sistema pode ser calculada atrav s da seguinte express o R t 1 1 R A4 13 A4 5 Sistemas complexos ou sistemas cruzados Considera se um sistema complexo quando n o poss vel repartir o sistema em s ries paralelos s rie de paralelos ou paralelo de s ries paralelos restritos ou paralelos standby A Figura A4 8 mostra um exemplo de um sistema complexo por vezes tamb m denominado sistema cruzado Figura A4 8 Sistema Complexo Para o c lculo da fiabilidade deste tipo de sistemas fica apenas a refer ncia a alguns m todos que permitem a sua determina o tais como M todo da Decomposi o M todo dos Acontecimentos Espaciais M todo dos Caminho Cr ticos Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 262 Industriais de Risco Elevado Anexo IV Fiabilidade de Sistemas REFERENCIAS Anexo IV CARI NHAS H 2007 Apontamentos de Fiabilidade Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Indust
33. muitas vezes denominadas avarias infantis Exagerados tempos de paragem para repara o Aumento dos custos de manuten o Necessidade de redund ncias Opera o ou seguran a comprometidas Etc Devem se ter sempre em aten o alguns aspectos importantes relacionados com este tipo de an lises tais como ter a no o que qualquer probabilidade se relaciona sempre com um determinado n vel de confian a definir correctamente o objecto em an lise seus sistemas e componentes o que se entende por bom funcionamento quais as condi es operacionais ambientais de utiliza o e de manuten o assim como o per odo de tempo estudado Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 19 Cap tulo II Conceito RAMS 2 3 2 Bens repar veis e bens n o repar veis Quando se fala de an lises de fiabilidade um tema bastante importante e que convem definir partida a no o de bem repar vel e de bem n o repar vel Um bem diz se repar vel se ap s a sua avaria poss vel repor as condi es que permitem continuar a cumprir a sua fun o tal como inicialmente especificado Para isso procede se sua repara o substitui o de componentes ajustamento lubrifica o aperto etc Um bem diz se n o repar vel ou descart vel se ap s a avaria se procede sua substitui o por um outro bem id ntico n
34. nticos instalados em paralelo R F R R R R R F R F R F R R 1442 At ae rate peaa 1442 eta R F F F R F F F R F F F 1 A4 6 ou R F R 3R F 3RF F A4 7 Assim para o exemplo acima referido a fiabilidade de um sistema paralelo restrito onde seja necess rio no m nimo que dois dos tr s componentes se encontrem operacionais 2 em 3 pode ser determinada com recurso seguinte express o Rs t R 3R F 1 3RF F A4 8 A4 3 Sistemas em paralelo standby Devido a algumas considera es t cnicas e econ micas podem ser projectados e constru dos sistemas onde as redund ncias n o se encontram activas Estes componentes s o designados redund ncias passivas ou elementos de socorro e s entrar o em funcionamento quando o respectivo componente prim rio avariar e haja a informa o de um dispositivo denominado detector comutador ou sensor comutador Neste tipo de sistemas relativamente aos detectores comutadores e apesar de os mesmos normalmente possu rem altas fiabilidades tamb m dever o ser considerados os modos de falha e suas probabilidades Para estes dispositivos as duas fun es b sicas detec o e comuta o s o tratadas como se tratasse de um sistema s rie entre as mesmas uma vez que necess rio que o equipamento detecte a falha do componente activo e que comute para o componente de socorro que se encontra em standby 8 Significa
35. o principal manter a press o na instala o devido a poss veis fugas de gua no sistema evitando o arranque da bomba principal devido a pequenas perdas de gua n o relacionadas com um inc ndio O seu arranque e paragem d o se de forma autom tica Ainda de acordo com a norma de constru o da central de bombagem existem dois quadros el ctricos de comando e controlo sendo um desses quadros para a bomba principal e para a bomba auxiliar e o outro quadro exclusivamente para a motobomba diesel Hidraulicamente cada bomba principal deve fornecer de forma independente os caudais e press es exigidos para a instala o Relativamente s bombas principais a press o nominal altura manom trica total dever corresponder ao caudal nominal A press o ao caudal zero n o deve ser superior a 130 da referida press o nominal e a bomba dever ser capaz de debitar um m nimo de 140 do caudal nominal a uma press o n o inferior a 70 da press o nominal A Tabela 6 2 apresenta as caracter sticas nominais dos equipamentos analisados Tabela 6 2 Caracter sticas nominais das bombas Caudal Altura manom trica Tipo m h mca Electrobomba Auxiliar 5 90 Electrobomba Principal 120 80 Motobomba Diesel 120 80 Al m das bombas e respectivos meios de accionamento existe um conjunto de equipamentos que se passam a descrever Quadro el ctrico de comando e controlo para a electrobomba principal e electrobomba auxiliar const
36. rio 3 Cen rio 4 Cen rio 5 Cen rio 6 Figura 6 13 Indisponibilidade vs Cen rios Desta forma com as simples simula es efectuadas ficamos com informa o de uma forma quantificada quanto ao impacto que determinadas altera es podem ter na indisponibilidade da barreira de seguran a em estudo Assim se os valores encontrados da indisponibilidade para os Cen rios 2 5 ou 6 forem toler veis do ponto de vista do crit rio de aceita o estabelecido caber aos respons veis pela gest o do risco e ou manuten o decidir sobre qual a melhor op o a introduzir apreciando aspectos como a viabilidade t cnica e econ mica 6 4 Conclus es do Cap tulo No presente cap tulo pretendeu se dar seguimento descri o te rica apresentada no Cap tulo V procedendo se aplica o da Metodologia RODS a uma barreira de seguran a normalmente presente em qualquer instala o de risco elevado O equipamento estudado foi uma Central de Bombagem de gua Contra Inc ndio Efectuou se uma apresenta o detalhada deste tipo de sistemas come ando com uma perspectiva hist rica a justifica o da sua necessidade e referindo alguns tipos de bombas e suas caracter sticas principais Mostrou se como s o realizados os testes ou ensaios a este tipo de equipamentos a sua import ncia no contexto da fiabilidade assim como normas a seguir no seu procedimento Explicou se o princ pio de funcionamento de uma Central de Bombagem
37. rquica Identifica o dos perigos Nesta fase os perigos potenciais relacionados com a actividade devem ser identificados perigos mec nicos inc ndio explos o materiais t xicos radia o etc Tamb m deve ser identificado em que parte s do sistema se encontram os perigos relevantes reservat rios de press o armaz ns etc Para se proceder identifica o dos perigos existem diversos m todos e ferramentas tais como Checklists PHA Preliminary Hazard Analysis tamb m conhecidas como HAZID Hazard Identification ou RRR Rapid Risk Ranking FMEA Failure Modes and Effects Analysis HAZOP Hazard and Operability Analysis Brainstorming Bases de dados experi ncia Algumas quest es devem ser consideradas quando se definem acontecimentos acidentais nomeadamente Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 87 Capitulo III Risco Que tipo de acontecimento Descreve o tipo de acontecimento inc ndio fuga de g s queda de objectos Onde que o acontecimento tem lugar Descreve onde o acontecimento ocorre na rea de produ o A Quando que o acontecimento ocorre Descreve as condi es sob as quais o acontecimento ocorre opera o normal arranque durante a manuten o A lista de acontecimentos acidentais que prov m do PHA brainstorming ou out
38. seguem se em import ncia outros conjuntos de corte segunda ordem ou combina es de acontecimentos que dever o ser analisados com o objectivo de encontrar solu es para a sua elimina o Estas solu es passam por incluir redund ncias dispositivos de alerta ou outras situa es que sejam fisica e economicamente vi veis Nesta an lise qualitativa n o s o calculadas as probabilidades de ocorr ncia de cada um desses conjuntos de corte ignorando qualquer informa o num rica relativa aos acontecimentos b sicos O c lculo das probabilidades realizado aquando da an lise quantitativa que apresentada nos pr ximos par grafos 6 3 5 An lise quantitativa da rvore de Falhas Por forma a ser efectuada a an lise quantitativa da rvore de Falhas e dessa forma ser determinada a indisponibilidade associada a cada acontecimento e fundamentalmente a Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 195 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia que se refere ao acontecimento de topo necess rio conhecer alguns par metros relacionados com cada acontecimento b sico identificado aquando a elabora o da rvore de Falhas nomeadamente taxas de avarias e intervalos de tempo entre testes ou ensaios Assim todos as falhas mencionadas para os acontecimentos b sicos relacionados com a electrobomba principal ser o no limite detec
39. ser o desenvolvidos com mais detalhe em futuros par grafos Pretende se neste momento enquadrar o tema e mostrar de uma forma global como se pode determinar a fiabilidade assim como outras m tricas com ela relacionadas 2 3 8 Fiabilidade de Componentes Quando n o se possui uma base de dados cred vel acerca da fiabilidade de um componente ou outra informa o que nos permita calcular com relativa facilidade essa mesma fiabilidade teremos que recorrer an lise de dados de vida sejam eles retirados do contexto operacional em fase de explora o ou provenientes de ensaios normais acelerados ou altamente acelerados Tal como referido anteriormente quando se analisam as avarias de determinados componentes o conhecimento da fun o densidade de probabilidade de falha desses componentes torna se uma ferramenta fundamental para visualizar como ocorrem as avarias durante a sua vida e como as mesmas se encontram estatisticamente distribu das Conforme indicado em 2 3 7 1 ap s o conhecimento da fun o densidade de probabilidade de falha podemos determinar outras fun es como a fiabilidade a probabilidade de falha ou a fun o de risco Por m esta tarefa de an lise de dados de vida pode n o ser t o simples como isso e quando mal conduzida pode levar a resultados errados Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 41 Cap t
40. sin nimo de barreiras organizacionais como por exemplo regras leis ou restri es impostas pela organiza o independentemente de serem f sicas funcionais ou simb licas 3 3 3 Desempenho das barreiras de seguran a Embora para cada caso espec fico se possa classificar a barreira de seguran a de acordo com as v rias fun es e tipos de sistemas anteriormente referidos torna se fundamental analisar o desempenho das mesmas Os crit rios usados para avaliar o desempenho das barreiras de seguran a dependem de cada aplica o podendo se de uma forma geral efectuar uma an lise em tr s fases distintas Durante e ap s testes ou ensaios Durante e ap s a ocorr ncia de acidentes ou situa es indesej veis Durante an lises de risco na avalia o dos v rios cen rios poss veis A an lise do desempenho independentemente da situa o em que ocorra serve para perceber quais as barreiras que existiam e como estas se comportaram quais as que n o foram usadas e aquelas que n o existindo se tornavam necess rias De acordo com a Petroleum Safety Authority 2002 o desempenho das barreiras de seguran a pode ser avaliado atrav s dos seguintes crit rios Funcionalidade Efici ncia Efeito da barreira na sequ ncia do acontecimento se esta cumpriu a sua fun o Disponibilidade Fiabilidade Capacidade de funcionar quando solicitado Robustez Capacidade de funcionar durante a sequ ncia do acidente ou m
41. situa es ocorridas no passado com um determinado bem ou com bens semelhantes para inferir sobre a condi o futura desse bem quer seja atrav s do ajustamento a uma distribui o de tipo previamente definido ou atrav s do c lculo de uma fun o pr pria caracterizadora da fiabilidade prevista designando se por modelos param tricos e Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 29 Cap tulo II Conceito RAMS modelos n o param tricos respectivamente As vari veis podem ser discretas ou continuas e a cada uma delas pode ajustar se a distribui o que for mais conveniente O ajustamento de uma dada distribui o aos dados de vida de um componente dever pressupor que o funcionamento desse componente n o afectado pela avaria de outro qualquer componente do sistema 2 3 6 Estimativas da Fiabilidade Em fiabilidade o resultado de uma an lise de dados de vida traduz sempre uma previs o ou estimativa quer se trate de prever o valor da probabilidade de avaria probabilidade de sucesso vida m dia ou outros par metros de uma determinada distribui o Assim a fiabilidade como ramo da engenharia tem como objectivo estimar valores de forma apurada com base na an lise dos dados de vida dos bens Tal como referido anteriormente estas estimativas podem basear se em amostragens Para ilustrar as bases dos testes de amostra
42. De qualquer forma necess rio dar garantia dos equipamentos durante esse per odo O desenvolvimento de pol ticas ptimas de burn in para esses produtos importante quando se analisam os custos no per odo de garantia sendo tamb m apresentados dois exemplos num ricos onde se comparam os custos totais em termos m dios conforme a pol tica adoptada Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 126 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Outro estudo Wu amp Li 2007 refere o per odo de garantia de produtos no estado dormant numa vertente de an lise de custos tendo em conta os custos de manuten o preventiva e manuten o correctiva durante esse per odo e considerando tr s tipos de falhas t picos em produtos no modo adormecido dormant Hokstad amp Frovig 1996 apresentam modelos para o mecanismo de avarias que levam a falhas por degrada o e falhas cr ticas e mostram como determinar os estimadores para a intensidade das avarias visando fundamentalmente as falhas ocultas caracter sticas de bens no estado dormant ou em standby Nestes modelos tamb m poss vel quantificar a redu o na taxa de avarias cr ticas reparando atempadamente as avarias consideradas por degrada o Em algumas situa es os equipamentos podem ficar inactivos no terreno sujeitos a v rios factores
43. Figura 2 18 Rela o entre Disponibilidade Manutibilidade e Fiabilidade Fonte Pallerosi 2007d A afirma o corrente de que quando se analisam bens n o repar veis o conceito de fiabilidade se torna um caso particular da disponibilidade assumindo desta forma valores id nticos discut vel e necess rio definir bem o que est em causa Esta ideia pode ter algum fundamento quando analisada do ponto de vista da disponibilidade do bem mas quando observada a disponibilidade em termos da fun o tendo em conta os tempos referentes troca do bem avariado por outro com as inerentes ac es de pesquisa da avaria acesso ao local disponibiliza o de m o de obra etc a fiabilidade e a disponibilidade funcional do equipamento ou sistema n o ter o obrigatoriamente os mesmos valores De acordo com a representa o da Figura 2 18 constata se que o aumento da disponibilidade alcan ado se a fiabilidade e ou a manutibilidade forem melhoradas De facto ao reduzir se a probabilidade de avaria e ou ao se diminuirem os tempos de interven o para realizar as actividades de manuten o quer de car cter preventivo quer correctivo o tempo global em que o bem se encontra dispon vel para cumprir a sua fun o aumentar No entanto a disponibilidade ou indisponibilidade pode ser referida a v rias condi es e dura es de refer ncia podendo ser apresentada de v rias formas Os pr ximos par grafos descrevem os v rios ti
44. IV An lise de Bens no Estado Dormant estados em que os equipamentos se podem encontrar do ponto de vista funcional assim como algumas raz es que levam a uma determinada condi o Para os bens que n o se encontram em opera o clarificaram se as diferen as entre o que se entende por um bem em armaz m storage um bem em standby e um bem no estado dormant tendo sido referidos alguns trabalhos que abordam cada um dos casos As barreiras de seguran a podem ser consideradas bens no estado dormant uma vez que passam a maior parte do seu ciclo de vida neste estado embora experimentem outros em determinados per odos Para este tipo de equipamentos pretende se que os mesmos funcionem cada vez que forem solicitados ou seja que estejam dispon veis Complementarmente deseja se que ap s a solicita o haja um per odo ou miss o durante o qual o sistema funcione sem falhas fiabilidade Qualquer falha considerada potencialmente perigosa que ocorra em cada uma das fases anteriormente referidas por em causa todo o sistema inibindo a barreira de seguran a de cumprir a fun o para a qual foi projectada e instalada Para bens no estado dormant as potenciais falhas ocultas hidden failures s ser o conhecidas aquando de uma solicita o real ou durante testes e ensaios Assim a periodicidade com que esses testes ou ensaios s o efectuados mostra se um factor de grande import ncia
45. Identificar as poss veis falhas com os seus modos efeitos e causas bem como os controlos existentes 4 Construir a rvore com o maior detalhe poss vel mas com objectividade utilizar a simbologia e portas l gicas normalizadas falhas dependentes e independentes arranjos f sicos redund ncias 5 Calcular as probabilidades em fun o dos dados dispon veis teste ou utiliza o e dura es atrav s de m todos anal ticos meios inform ticos 6 Avaliar os resultados obtidos para a falha principal ou acontecimento de topo ou falhas prim rias se necess rio 7 Implementar ac es correctivas fundamentalmente para os bens cr ticos com baixa fiabilidade A Tabela 2 1 apresenta a simbologia normalmente utilizada na constru o gr fica de uma Arvore de Falhas referentes a portas l gicas e acontecimentos Tabela 2 1 Simbologia l gica e nomenclatura mais usada em An lises de rvore de Falhas Porta l gica E Gate AND O output s se verifica se um e outro input se verificarem Porta l gica OU Gate OR O output verifica se se um ou outro dos inputs se verificarem tamb m designado por OU Inclusivo tan Porta l gica k de n Voting Gate O output verifica se se pelo menos k dos n inputs se verificarem Acontecimento FALHA B SICA ou FALHA PRIM RIA Acontecimento N O DESENVOLVIDO Considera se n o ser necess rio desen
46. LOPEZ A amp FERNANDEZ A G 2008 Study of the shelf life of ripe olives using an accelerated test approach Journal of Food Engineering Vol 84 pp 569 575 GOWLAND R 2006 The accidental risk assessment methodology for industries ARAMIS layer of protection analysis LOPA methodology A step forward towards convergent practices in risk assessment Journal of Hazardous Materials Vol 130 pp 307 310 GULATI R amp DUGAN J B 1997 A modular approach for analyzing static and dynamic fault trees Reliability and Maintainability Symposium pp 57 63 GUO H amp YANG X 2008 Automatic creation of Markov models for reliability assessment of safety instrumented systems Reliability Engineering amp System Safety Vol 93 pp 807 815 HARRIS A P 1980 Reliability in the dormant condition Microelectronics and Reliability Vol 20 pp 33 44 HAUPTMANNS U 2008 The impact of reliability data on probabilistic safety calculations Journal of Loss Prevention in the Process Industries Vol 21 pp 38 49 HAUPTMANNS U 2009 Different sets of reliability data and success criteria in a probabilistic safety assessment for a plant producing nitroglycol Journal of Hazardous Materials Vol 162 pp 1322 1329 HAUPTMANNS U MARX M amp GRUNBECK S 2008 Availability analysis for a fixed wet sprinkler system Fire Safety Journal Vol 43 pp 468 476 HENLEY E amp KUMAMOTO H 1981 Reliability Engineering
47. N 0 9990 0 9991 0 9991 0 9991 0 9992 0 9992 0 9992 0 9992 0 9993 0 9993 Ee ee a we 0 9993 0 9993 0 9994 0 9994 0 9994 0 9994 0 9994 0 9995 0 9995 0 9995 0 9995 0 9995 0 9995 0 9996 0 9996 0 9996 0 9996 0 9996 0 9996 0 9997 0 9997 0 9997 0 9997 0 9997 0 9997 0 9997 0 9997 0 9997 0 9997 0 9998 0 9998 0 9998 0 9998 0 9998 0 9998 0 9998 0 9998 0 9998 0 9998 0 9998 0 9998 0 9998 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 3 7 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 Ecs EE 1 0000 1 0000 1 0000 1 0000 1 0000 1 0000 1 0000 1 0000 1 0000 1 0000 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 241 Anexo II Tabela da Distribui o Normal 2 2 NR A a aa aa e an aa a oee A a ES oe ea oss e o oa oa oa o E oer oae SR oao oaa 0a 0a 0a a a oar ore or o o 0 504 05557 so o ee 0 N pa N 2 N Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 242 Industriais de Risco Elevado Anexo III Teoria das Probabilidades Anexo EE TEORIA DAS PROBABILIDADES A3 Teoria das Probabilidades A3 1 Introdu o A teoria da probabilidade a t cnica matem tica b sica utilizada nas an lises qua
48. RAMS 2 4 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 137 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant indicador de desempenho O seu c lculo para um per odo de tempo T dado por Zio 2007 downtime a 4 3 T 1 Q T J q t dt onde downtime corresponde ao tempo m dio que o sistema esta indisponivel durante o tempo T Para ilustrar o acima referido considere se um caso simples de indisponibilidade de um sistema relacionado com falhas aleat rias ocultas que podem ocorrer em qualquer momento com um valor constante de taxa de avarias A Se assumirmos tamb m que o tempo referente aos procedimentos de manuten o e teste instant neo a disponibilidade instant nea no intervalo entre testes t coincide com a fiabilidade porque o bem n o se encontra monitorizado entre dois tempos sucessivos de manuten o ou seja entre k 1 t ek com k 1 2 A Figura 4 4 representa a disponibilidade instantanea de um bem sujeito a testes e manuten o com uma periodicidade t assumindo que o mesmo fica as good as new ap s o correspondente teste ou manuten o De acordo com este pressuposto todos os intervalos entre testes s o id nticos do ponto de vista estoc stico a t Figura 4 4 Disponibilidade instant nea de um componente sujeito a testes e manuten o Para a
49. Risk Analysis Vol 11 pp 499 507 TELCORDIA SR 332 Bellcore TR 332 2006 Reliability Prediction Procedure for Electronic Equipment US Commercial Telecommunication Standard THE ROME LABORATORY 1993 Reliability Engineer s Toolkit An Application Oriented Guide for the Practicing Reliability Engineer Systems Reliability Division Rome Laboratory Air Force Material Command AFMC New York TILLANDER K 2004 Utilisation of statistics to assess fire risks in buildings Espoo VTT Publications 537 224 p app 37 p Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 224 Industriais de Risco Elevado Refer ncias TIXIER J DUSSERRE G SALVI O amp GASTON D 2002 Review of 62 risk analysis methodologies of industrial plants Journal of Loss Prevention in the Process Industries Vol 15 pp 291 303 TORRES ECHEVERRI A MARTORELL S amp THOMSON H A 2009 Design optimization of a safety instrumented system based on RAMS C addressing IEC 61508 requirements and diverse redundancy Reliability Engineering amp System Safety Vol 94 pp 162 179 U S NUCLEAR REGULATORY COMMISSION 1981 Fault Tree Handbook NUREG 0492 Washington VALENTINE V amp ISMAN K 2006 Bombas para Sistemas com Sprinklers Artigo publicado no Manual de Engenharia Seguran a Contra Inc ndios ISBN 972 99554 1 7 Bombas Grundfos Portugal VAURIO J K 2001 Fault tree an
50. Teoria das Probabilidades Se for considerado um universo de quatro entidades A B C D e aleatoriamente considerarmos tr s dessas entidades A B e D estes elementos podem ser rearranjados ou permutados em seis formas diferentes ABC ADB BAD BDA DAB e DBA Quando se fala em permuta es temos que nos preocupar com a ordem enquanto quando se fala em combina es esse aspecto n o considerado Tudo depende da natureza do problema especifico em estudo Por exemplo quando se trata da falha de um sistema redundante pode interessar saber o n mero de avarias admiss vel sem que seja importante a ordem com que as mesmas ocorrem combina es Noutros casos por m a ordem com que as avarias ocorrem pode ter influ ncia no resultado permuta es Considere se o problema de escolher aleatoriamente uma amostra de dimens o r de uma popula o de dimens o n Este processo pode ser efectuado de duas formas com uu m substitui o e sem substitui o Na primeira situa o temos n hip teses para a primeira escolha n para a segunda e assim sucessivamente at se completar o n mero tI Well r r Desta forma existem n amostras poss veis de dimens o r podendo seleccionar se itens em duplicado Na segunda situa o sem substitui o temos n hip teses para a primeira escolha n 1 para a segunda at n r 1 para a escolha de ordem r Assim et o numero t
51. Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 251 Anexo III Teoria das Probabilidades n o ocorr ncia Um rvore de Falhas n o mais que uma representa o gr fica das rela es Booleanas entre acontecimentos tipo avaria que podem provocar a ocorr ncia do acontecimento de topo A Tabela A3 2 mostra as regras da lgebra de Boole podendo se recorrer aos diagramas de Venn para validar cada uma das regras apresentadas Tabela A3 2 Regras da lgebra de Boole Simbologia matem tica Simbologia de Engenharia Designa o XnY YnaxX X Y Y X Comutativa XUY YUX X Y Y X Comutativa XA YAZ KNY 0Z X Y Z X Y Z Associativa XU YUZ KVUYuUZ X Y Z X Y Z Associativa XA YUZ XAY U XZ X Y Z X Y X Z Distributiva XUWAD EXUNA XUZ X Y Z X Y X Z Distributiva XnX X XUX X Xxn XUN X XU XY X XaAX 6 XUX Q X9 X XAYN X UY XUY XnY oAX o obuUX X QNnX X QUX 0 4 Q h Xu X DY XVUY Xn XUY X0Y Kv YY X X X X X X X X Y X X X Y X X X 0 X X 0 X9 X XN X AY XAN X 4 X 4 0 X X Q X X Q X 0 4 0 o X X Y X Y X X Y X Y X Y Idempot ncia Idempot ncia Absor o Absor o Complementaridade Complementaridade Complementaridade Teorema de de Morgan Teorema de de Morgan Opera es com Ge Q Opera es com 4 e Q Opera es com Ge Q Opera es com Ge Q Opera es
52. an lise de risco quantitativa QRA Quantitative Risk Assessment as rvores de Acontecimentos podem ser efectuadas de forma independente ou ser elaboradas no prolongamento de uma An lise de rvore de Falhas Rausand amp Hoyland 2004 Uma An lise de rvore de Acontecimentos qualitativa normalmente efectuada em seis etapas nomeadamente 1 Identifica o de um acontecimento inicial acidental que possa levar a consequ ncias indesejadas 2 Identifica o das fun es de seguran a que est o presentes para fazer face ao acontecimento inicial Constru o da rvore de Acontecimentos Descri o das sequ ncias de acontecimentos resultantes C lculo da probabilidade ou frequ ncias das consequ ncias identificadas o UU KR W Compila o e apresenta o dos resultados da an lise Ver Cap tulo III para mais informa es sobre esta tem tica Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 47 Cap tulo II Conceito RAMS A identifica o do acontecimento inicial bastante importante podendo ser realizada atrav s de outra t cnica como uma An lise de Modos de Falha Efeitos e Criticidade FMECA An lise Preliminar de Perigos PHA Preliminary Hazard Analysis ou uma An lise de Perigos e Operabilidade HAZOP Hazard and Operability Analysis Relativamente aos v rios cen rios poss veis deve haver uma forma
53. as bombas n o funcionam quando necess rio isso pode representar uma avaria catastr fica da barreira de seguran a ou de v rias barreiras de seguran a Em resultado deste tipo de evento a legisla o NFPA 20 Instala o de Bombas Estacion rias para Protec o contra Inc ndio Cap tulo 10 e 12 2003 preconiza uma monitoriza o das bombas contra inc ndio Alguns dos sinais devem ser transmitidos para um local distante permanentemente ocupado na eventualidade da bomba n o estar num local permanentemente vigiado Al m disso esta mesma norma exige que o painel junto da central possua pontos de contacto para ligar a circuitos de supervis o e monitoriza o remota Esta monitoriza o remota no caso de bombas el ctricas dever ter sinais separados mostrando as seguintes condi es Motor em funcionamento Perda de fase Invers o de fase Liga o do motor a uma outra fonte de energia quando esta exista Para as motobombas diesel os sinais dever o ser Motor em funcionamento Controlador em posi o que n o em autom tico Defeito no motor ou painel ex press o de leo muito baixa no sistema de lubrifica o alta temperatura da gua na camisa do motor falha no arranque autom tico desligar por excesso de velocidade falha nas baterias ou falta de bateria baixa press o de ar ou hidr ulica alta press o problemas de injec o de combust vel baixo n vel de combust vel
54. at que um teste seja realizado ou o bem seja requerido para funcionar Manuten o preventiva ou teste Quando um bem retirado ou n o do sistema porque tem que ser testado ou sujeito a manuten o preventiva Repara o Quando o bem se encontra indispon vel devido a se encontrar em repara o aplicado a bens no estado dormant quando monitorizados Destes tr s factores pode se referir que as falhas ocultas s o aquelas que mais preocupam os respons veis pela gest o dos activos j que as situa es relativas a manuten o preventiva testes ensaios e repara es s o conhecidas e normalmente controladas Se por coincid ncia ocorrer em simult neo com estas actividades uma solicita o do sistema de seguran a o equipamento poder na maior parte das vezes ser Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 136 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant disponibilizado para cumprir a sua fun o Um teste ou ensaio poder ser interrompido quase instantaneamente pelos t cnicos que se encontram no local Normalmente para um bem monitorizado que avarie procede se sua substitui o ou s o criadas condi es alternativas para que o risco esteja controlado Tal como referido no Cap tulo II quando se trata de componentes n o repar veis os mesmos funcionam at que a primeira avaria ocorra A prob
55. caso onde devido ao elevado valor de emiss es para a atmosfera se queira saber o risco ambiental para uma determinada regi o No caso espec fico do presente trabalho e devido crescente preocupa o de v rios sectores da ind stria a n vel nacional e mundial pretende se analisar o risco de Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 113 Capitulo III Risco inc ndio em instala es industriais uma vez que na maior parte dos casos um acontecimento desta natureza pode ter consequ ncias catastr ficas pondo em causa vidas humanas equipamentos a continuidade das actividades desenvolvidas ou causando danos ambientais Tratando se de instala es industriais de risco elevado fortalece se a import ncia desta an lise pelo que a abordagem passa primeiramente por verificar as medidas de preven o estabelecidas e os meios de protec o contra inc ndios existentes assim como a conformidade da instala o com a legisla o quanto a estes requisitos De acordo com Johansson 2001 os investimentos relacionados com a seguran a contra inc ndios n o costumam ser vistos como uma fonte de receita mas sim como decis es associadas a despesas n o s de investimento como tamb m de manuten o No entanto esses investimentos poder o por exemplo significar uma redu o no pr mio de seguro o que por si s j poder ser encarad
56. cios patrimoniais foram destru dos deixando mais de 200 000 pessoas sem abrigo O terramoto de Lisboa 1 de Novembro de 1755 onde ap s o sismo e tsunami registados se seguiu um enorme inc ndio que durou cerca de 5 dias sendo apontados cerca de 30 000 mortos como resultado global da cat strofe O grande inc ndio de Chicago 8 de Outubro de 1871 onde um conjunto de erros associados deficiente avalia o inicial do inc ndio resultaram na demora inicial do combate levando devasta o de uma rea de cerca de 860 hectares e ao registo de cerca de 300 vitimas Todo o centro de Chicago foi destru do com todas as suas actividades culturais c vicas comerciais e industriais A inexist ncia de gua a partir de uma certa altura foi o golpe fatal para o aumento da destrui o mas uma forte chuvada na tarde do segundo dia de cat strofe conseguiu extinguir finalmente o inc ndio O inc ndio do Chiado em Lisboa 25 de Agosto de 1988 embora de menor dimens o que os relatos anteriores teve tamb m grande impacto na opini o p blica devido vulnerabilidade desta zona hist rica A estrutura dos edif cios madeira e a propaga o facilitada entre edif cios fez com que a situa o se complicasse Mais uma vez a gua foi o agente extintor por excel ncia e os sistemas de bombagem o instrumento utilizado para o transporte da mesma at ao inc ndio Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seg
57. clara de os apresentar fruto de uma hierarquiza o efectuada de acordo com a sua criticidade Desta forma a estrutura do diagrama mostra todas as sequ ncias e progress o do acidente at aos v rios cen rios alcan ados permitindo especificar onde se dever o incluir medidas procedimentos adicionais ou sistemas de seguran a Tamb m se podem dividir os v rios cen rios resultantes em categorias como por exemplo no que respeita perda de vidas danos patrimoniais ou danos ambientais 2 3 10 3 PN Petri Nets As Redes de Petri foram desenvolvidas e apresentadas por Carl A Petri em 1962 e s o usadas fundamentalmente como uma representa o gr fica de processos din micos especialmente aqueles que possuem liga es internas complexas Schneeweiss 2004 Nestas representa es gr ficas usam se n s nodes ou v rtices vertices unidos por ligadores edges indicando um determinado sentido Devido a esta ltima caracter stica as Redes de Petri tamb m se designam por gr ficos directos digraphs Apesar das Redes de Petri j terem alguns anos a sua utiliza o n o tem tido grande divulga o no campo da fiabilidade embora se constate uma grande potencialidade da sua aplica o No entanto observa se uma invers o desta tend ncia atrav s de alguns estudos recentes recorrendo utiliza o desta t cnica para modela o de sistemas com vista determina o da sua fiabilidade como o exemplo de um estudo
58. componentes em funcionamento permanente independentemente de ser em considerado s componente s prim rio s ou redund ncia ao s prim rio s Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 258 Industriais de Risco Elevado Anexo IV Fiabilidade de Sistemas Este tipo de redund ncia muito utilizado em sistemas de seguran a e protec o ou sistemas tolerantes falha FTS fault tolerant systems A Figura A4 4 representa um uu m sistema paralelo standby com n componentes ae el pe Figura A4 4 Sistema paralelo tipo standby O c lculo da fiabilidade de um sistema paralelo tipo standby n o uma tarefa simples Por exemplo para um sistema composto unicamente por dois componentes e tendo em considera o as diversas probabilidades de falha a fiabilidade pode ser determinada com recurso seguinte express o Carinhas 2007 Anca l Act A e i om Apca toy doc RO A sl A Apea Aay Ay lina onde 44 Taxa de avarias do componente 1 2v Taxa de avarias do componente 2 em vazio A2 Taxa de avarias do componente 2 em carga pca Taxa de avarias do detector comutador na actua o pca Taxa de avarias do detector comutador quando em detec o Na eventualidade de existirem k componentes id nticos num sistema tipo standby onde o detector comutador e o componente redund
59. conceito de refer ncia quando se menciona a probabilidade de sobreviv ncia o que diz respeito vida m dia expect vel de um bem Tendo um historial sobre tempos entre as sucessivas avarias de um determinado bem o tempo m dio at avaria pode ser definido como a m dia aritm tica da vari vel aleat ria idade at avaria Para distribui es cont nuas o tempo m dio para a avaria MTTF Mean Time To Failure quando nos referimos a bens n o repar veis ou tempo m dio entre avarias MTBF Mean Time Between Failures quando se trata de bens repar veis dada por MTTF t f t dt R t dt 2 10 0 0 Este tipo de grandeza muito popular uma vez que de uma forma simples da uma ideia da fiabilidade de qualquer bem Por vezes tamb m referido o MTTFF Mean Time To First Failure usado fundamentalmente nas an lises dos tempos at a ocorr ncia da Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 39 Cap tulo II Conceito RAMS primeira e nica avaria como o exemplo de equipamentos do tipo sat lites m sseis muni es etc De acordo com o exposto nos par grafos anteriores a Figura 2 8 mostra numa nica representa o as v rias curvas representativas da vida de um bem Assis 2010 h t R t F t f t t tn tm Tempo t Per odo Per odo de Per odo de infantil vida til degrada
60. custos elevados De uma forma geral a fiabilidade pode ser definida como uma ci ncia que fornece as ferramentas te rico pr ticas onde a probabilidade e capacidade de componentes sistemas ou equipamentos para satisfazer as fun es requeridas durante determinados per odos de tempo sem avaria em ambientes espec ficos e dentro de certos intervalos de confian a podem ser especificadas projectadas previstas testadas e demonstradas Pode se complementar a defini o de fiabilidade com recurso vasta literatura existente De acordo com a recente norma portuguesa sobre terminologia da manuten o a NP EN 13306 2007 fiabilidade a Aptid o de um bem para cumprir uma fun o requerida sob determinadas condi es durante um dado intervalo de tempo onde O termo fiabilidade tamb m utilizado como uma medida de desempenho da fiabilidade e poder tamb m ser definido como uma probabilidade De acordo com outras fontes a fiabilidade tamb m referida como uma medida da probabilidade de sucesso no desempenho de um sistema durante um per odo de tempo Andrews amp Moss 2002 ou a capacidade de um item realizar uma fun o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 13 Cap tulo II Conceito RAMS requerida sob determinadas condi es ambientais e operacionais durante um dado per odo de tempo Raus
61. da seguran a o que permite reduzir erros latentes em sistemas complexos Como n o podia deixar de ser a seguran a de equipamentos e instala es est em grande parte associada aos erros humanos Colombo amp Demichela 2008 prop em uma metodologia de integra o do desempenho e dos resultados das an lises de fiabilidade humana HRA Human Reliability Analysis em estudos de risco quantitativos QRA Quantitative Risk Assessment e nomeadamente dos factores humanos e organizacionais em an lises de seguran a Outro estudo demonstra os benef cios de usar os factores humanos na melhoria da seguran a dos sistemas e da fiabilidade dos mesmos Hughes amp Kornowa Weichel 2004 Como se pode constatar atrav s dos par grafos anteriores o conceito de seguran a encontra se directamente ligado no o de risco De facto o risco torna se um tema inevit vel quando se efectuam as mais diversas an lises de instala es industriais de risco elevado Se teoricamente nestas instala es n o existissem quaisquer tipos de risco vida humana econ micos ambientais n o se justificaria a realiza o de estudos na rea do RAMS Assim devido import ncia demonstrada na quest o do risco justifica se a introdu o do Cap tulo III exclusivamente dedicado a esta tem tica Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 78 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Concei
62. decis es Desde ent o e devido afinidade entre as tr s reas citadas t m sido realizados nas ltimas d cadas diversos estudos e simp sios internacionais sobre a tem tica RAM Reliability Availability and Maintainability Mais recentemente com a introdu o de um quarto conceito designado por Seguran a operacional ou de funcionamento estes temas foram de certa forma agrupados num acr nimo denominado RAMS Reliability Availability Maintainability and Safety O RAMS uma caracter stica de explora o de um sistema e alcan ado atrav s da aplica o de conceitos de engenharia m todos ferramentas e t cnicas estabelecidas ao longo de todo o ciclo de vida do sistema ou equipamento implicando consequ ncias sobre o risco O acr nimo RAMS uma combina o de fiabilidade disponibilidade manutibilidade e seguran a de funcionamento de um sistema e das suas interac es Pode ser assim caracterizado como sendo um indicador qualitativo e quantitativo do grau de fiabilidade em que o sistema ou os subsistemas e componentes que integram o sistema possam funcionar como requerido estando ao mesmo tempo dispon vel e sendo seguro NP EN 50126 2000 Sobral 2003 Desta forma as actividades de Manuten o tornaram se uma rea vital no alcan ar de muitos dos objectivos enunciados assistindo se cada vez mais preocupa o das empresas em integrar no processo de aquisi o de um dado equipamento logo na fase d
63. densidade de probabilidade de falha fiabilidade e probabilidade acumulada de falha A fun o densidade de probabilidade de falha um poderoso instrumento de visualiza o de como as avarias ocorrem durante a vida de um bem e como elas est o estatisticamente distribu das A fun o densidade de probabilidade de falha representa a fun o de probabilidade instant nea ou fun o mortalidade e traduz a quantidade de bens que est o a avariar num momento t por unidade de tempo relativamente popula o inicial e n o est condicionada quantidade de sobreviventes no instante anterior a t da se designar tamb m por probabilidade incondicional D nos a probabilidade do bem avariar exactamente no instante t Esta informa o pode servir para comparar produtos e verificar os diferentes comportamentos das falhas ao longo da sua vida Este tipo de estudo pode servir por exemplo para estipular um prazo de garantia ou especificar uma vida m dia para um determinado bem Para vari veis aleat rias cont nuas tempo quil metros ciclos etc a probabilidade da vari vel aleat ria pertencer a um dado intervalo corresponde rea sob a curva de varia o da fun o densidade f t entre os extremos desse intervalo ou seja ty PG St lt t Qd 2 1 ta Se esta fun o for integrada entre o momento de entrada em funcionamento t 0 e um momento gen rico t t lt obtemos a fun
64. e consequ ncias modos de falha cen rios etc 3 Tipo probabil stico taxas de avarias fiabilidade probabilidade de cen rios ou danos e frequ ncia de acidente 4 Tipo hierarquiza o tipo ndice de risco severidade e criticidade inc ndio explos o ndice organizacional e classifica o conforme tipo de risco As Tabelas 3 1 e 3 2 mostram de uma forma resumida respectivamente os dados de entrada e dados de sa da agrupados de acordo com os diferentes tipos de informa o conforme descrito no estudo referido anteriormente Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 95 Capitulo III Risco Tabela 3 1 Dados de entrada GRUPO TIPO Locais Instala es Unidades Planos e Diagramas Redes de g s ou fluidos Funcionamento Barreiras de seguran a Armazenagem Descri o das opera es Descri o das tarefas Reac es e produ es f sicas e qu micas Processo e Reac es Caracter sticas dos processos Par metros cin ticos e calor metros Condi es de funcionamento normal Condi es de opera o Tipos de produto propriedades f sicas e qu micas Produtos Quantidades Informa o toxicol gica Tipo de falha Probabilidade de avaria Probabilidade e Frequ ncia Frequ ncia de igni o e de avaria Erro humano Taxa de avarias Probabilidade de exposi o Manuten o Organiza o Pol t
65. e perda de sa da no carregador das baterias O uso do sistema de alarme para monitorizar todas estas condi es pode tornar se uma op o segura cruzando as informa es recebidas e verificando a integridade do sinal Assim de uma forma clara e r pida pode se dar algumas garantias que a bomba funcionar quando necess rio ou que se possa responder mais rapidamente a uma avaria que poderia ser catastr fica No entanto ser necess rio que este sistema de alarme quando exista tamb m tenha uma fiabilidade alta Al m disso haver a necessidade da exist ncia de meios humanos para supervis o dos sinais tomada de decis es e execu o de testes peri dicos ao sistema Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 183 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Muitos edif cios de escrit rios escolas f bricas lares ou reservat rios de combust vel s o protegidos por sistemas autom ticos ou manuais de extin o de inc ndio ligados a bombas que podem ficar inactivos durante v rios anos at entrarem em opera o A quest o que se normalmente se coloca Ser que estes sistemas funcionar o em caso de inc ndio Muitas vezes a resposta obtida n o pois o sistema de bombagem n o chega a funcionar ou p ra logo ap s o arranque ou por vezes antes do inc ndio estar controlado Segundo Bill Harvey da Harve
66. eliminados No entanto podem n o existir os recursos para o fazer pelo que se deve dar prioridade s ac es correctivas come ando por as endere ar aos riscos mais elevados em detrimento dos riscos mais baixos Quando se efectuam an lises de risco dever o ser produzidos relat rios que reflectem essa an lise De acordo com a IEC 60300 3 9 1995 o relat rio dever incluir 1 Sum rio e conclus es Objectivos e rea de actua o Limita es hip teses e justifica o de hip teses Descri o dos subsistemas e componentes relevantes do sistema Metodologia de an lise Resultados da identifica o dos perigos Modelos usados incluindo hip teses e valida o Sie dt a ae oe A Informa o e suas fontes 9 Resultados do risco estimado 10 Sensibilidade e an lise de incertezas 11 Discuss o dos resultados incluindo discuss o das dificuldades anal ticas 12 Refer ncias Por vezes surge algum criticismo sobre este tipo de abordagem como por exemplo alguns coment rios que referem que uma an lise de risco consome muito tempo e recursos ou que uma an lise de risco usada para abrandar processos de decis o ou ainda que pode ser uma ferramenta manipulativa Mas em situa es onde falta informa o as an lises qualitativas realizadas atrav s do julgamento de especialistas inevit vel A confian a nos resultados alcan ados depende altamente da confian a nesses especialistas qualifica
67. embora apenas um deles seja necess rio para o cumprimento da fun o do sistema No entanto existe um tipo particular de sistemas paralelos que se refere a situa es em AAJ n que dos componentes que se encontram em paralelo necessitamos que pelo menos k componentes k lt n funcionem para que o sistema funcione A Figura A4 3 traduz a representa o gr fica deste tipo de sistemas designados por sistemas paralelo restrito ou sistemas paralelo k em n k n Figura A4 3 Sistema com arranjo l gico tipo Paralelo Restrito k n Para arranjos tipo paralelo restrito k n com componentes estatisticamente independentes a fiabilidade do sistema pode ser determinada atrav s do bin mio de Newton ou pela seguinte express o n itl R t a amp A4 5 oe ae TE i No caso dos componentes serem todos iguais situa o comum no uso de redund ncias esta express o simplifica se sendo mais pr tico o c lculo da fiabilidade do sistema paralelo restrito atrav s do Bin mio de Newton incluindo apenas os elementos que Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 257 Anexo IV Fiabilidade de Sistemas satisfa am a restri o imposta k n relativamente a todos os estados poss veis A equa o 2 38 refere se a todas as possibilidades de estados para um exemplo de tr s componentes id
68. encontram a ser solicitados A probabilidade de falha quando solicitado PFOD Probability of Failure On Demand ou a indisponibilidade do sistema depende das caracter sticas de falha dos seus componentes de suporte ou de arranque enquanto estes se encontram no j referido modo dormant adormecido Estes componentes de suporte devem ser testados ensaiados ou ter ac es de manuten o periodicamente enquanto permanecerem nesse estado de n o actividade para que se detectem as j referidas falhas ocultas hidden failures Uma vez dado o arranque do sistema frequente assumir que estes componentes de suporte n o ir o provocar a avaria do sistema quando em funcionamento activo Por outro lado a Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 134 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant probabilidade de avaria durante a opera o depende das caracter sticas de falha dos componentes activos durante todo o per odo em que se encontram a ser solicitados A fiabilidade global do sistema refere se probabilidade do sistema continuar dispon vel ap s o arranque e alcan ar o sucesso da miss o opera o enquanto for solicitado A probabilidade de falha quando solicitado PFOD Probability of Failure On Demand considerado um assunto fulcral no estudo de bens no estado dormant No entanto de nada serviria o
69. equipamentos uma vez que basicamente s o estas as nicas entidades que possuem este tipo de informa o e em alguns casos apenas baseada na experi ncia Como a dura o do tempo de vida em an lise para este tipo de bens relativamente grande ou a idade dos mesmos por vezes desconhecida e assumindo que o sistema se encontra bem mantido atrav s de rotinas estabelecidas normal considerar se que os bens atingiram um comportamento estabilizado ou regime estacion rio steady state behavior Desta forma o m todo de an lise escolhido usando a express o 4 39 o mais indicado sendo referido em alguma bibliografia como Lambda Tau Analysis Method precisamente porque s o estes dois par metros A t que s o utilizados para determinar a indisponibilidade dos bens em causa Quando existem acontecimentos dependentes tal como referido no Cap tulo II ter se que isolar as sub rvores respectivas denominadas din micas e fazer uma an lise com recurso a Cadeias de Markov transi es entre estados onde essas depend ncias j podem ser representadas No fim integram se os resultados obtidos nas diversas sub rvores quer as est ticas quer as din micas 1 Referido em 2 3 6 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 163 Capitulo V Metodologia Proposta 5 2 1 8 Outras informa es relevantes na an lise da rvor
70. es 160 Industriais de Risco Elevado Capitulo V Metodologia Proposta Desta forma ser o bem identificadas as situa es denominadas sub rvores din micas relacionadas com as interdepend ncias e sequ ncias funcionais e as sub rvores est ticas acontecimentos independentes sendo posteriormente analisados de forma distinta por An lises de Markov ou por t cnicas combinat rias normalizadas que consideram a probabilidade dos acontecimentos e as portas l gicas indicadas como os Diagramas de Decis o Bin ria BDD respectivamente Este tema das depend ncias funcionais de facto fulcral De acordo com Zio 2009 todos os sistemas tecnol gicos modernos s o altamente redundantes mas continuam a avariar devido s avarias dependentes O mesmo autor afirma que a modela o deste tipo de avarias continua a ser um assunto cr tico na Avalia o Probabilistica de Seguran a PSA Probabilistic Safety Assessment uma vez que as avarias dependentes podem provocar a falha de barreiras de seguran a contribuindo significativamente para o risco A quantifica o dessa contribui o assim necess ria para evitar subestimar grosseiramente o risco Algumas estrat gias gerais para evitar avarias dependentes s o Zio 2009 Barreiras Impedimentos f sicos para confinar ou restringir a condi o potencialmente perigosa Forma o Treinar o pessoal para assegurar que os procedimentos s o seguidos em todas as condi
71. falha do sistema devido avaria de m componentes dada pela express o A2 18 Ur A3 18 m Nn Considerando que o sistema tamb m falha se avariarem m 1 m 2 at n componentes o n mero de situa es de falha do sistema para a avaria de k componentes k m 1 m 2 n corresponde ao n mero de combina es de k em n Para obter a probabilidade de falha total do sistema adicionamos as probabilidades de falha de m m 1 componentes resultando na express o da distribui o binomial gt Jsa pr A3 19 k m k Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 248 Industriais de Risco Elevado Anexo III Teoria das Probabilidades A3 6 Teoria dos conjuntos A teoria dos conjuntos uma abordagem mais geral que permite organizar os acontecimentos resultantes de um ensaio para determinar as probabilidades apropriadas Consideremos por exemplo o lan amento de um dado e os seguintes acontecimentos particulares A n mero 2 B n mero par C valor menor que 4 D qualquer n mero E um n mero divis vel por 7 Cada um destes acontecimentos pode ser considerado como um conjunto retirado do universo 1 2 3 4 5 6 Assim teremos A 2 B 2 4 6 C 1 2 3 D 1 2 3 4 5 6 Q conjunto universal E 4 conjunto vazio Desta forma verificamos que o elemento 1 pertence ap
72. fica Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 54 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS n i l P T gt P K P K O K CD PR Ak A A k i 2 j l 2 15 Como este c lculo poder ser na maioria dos casos fastidioso e manualmente impratic vel uma vez que numa rvore de Falhas podem se obter milhares de conjuntos de corte m nimos ent o fazem se aproxima es verificando se que o primeiro termo da express o mais significativo que o segundo o segundo que o terceiro e assim sucessivamente A s rie converge com cada termo a dar cada vez um menor contributo para o valor da probabilidade final Se bloquearmos a s rie num n mero impar ficaremos com o limite superior e se for com um n mero par com o limite inferior Desta forma o valor exacto da probabilidade encontra se entre estes dois valores limite P K P K nK lt PM lt S PK 2 16 n n i l i l i 2 j l i l O valor limite superior para a probabilidade do acontecimento de topo conhecido como a aproxima o ao evento raro uma vez que se torna um valor certo se as avarias dos componentes s o raras Andrews e Moss 2002 apresentam ainda outra forma mais apurada para o c lculo do limite superior designada por minimal cut set upper bound Volkanovski et al 2009 calculam a probabilidade de ocorr ncia do acontecimento de topo P atrav s da seg
73. hierarquiza o dos resultados que nos permite resolver os riscos mais importantes em primeiro lugar A primeira fase de identifica o do risco fundamental pois estabelece as bases da an lise de risco De facto a informa o da identifica o do risco ser a entrada para a avalia o e ou hierarquiza o Esta primeira fase dever assim ser feita de forma exaustiva para se alcan arem os melhores resultados A segunda fase de avalia o tal como mencionado anteriormente deve ser realizada quer atrav s da avalia o dos danos das consequ ncias determin stica quer pela avalia o da probabilidade de acidente probabil stica A fase de hierarquiza o do risco coloca por ordem decrescente os riscos obtidos na fase anterior de forma a implementar modifica es ou ac es correctivas nos sistemas de risco mais severo Estas fases poder o n o estar todas presentes No entanto em todas as metodologias ser sempre necess rio existir informa o de entrada informa o de sa da e a descri o do m todo seleccionado As metodologias de an lise de risco podem ser reunidas em dois grupos principais nomeadamente Metodologias Qualitativas Metodologias Quantitativas Cada grupo pode ser dividido em tr s categorias Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 94 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco Determin stico Probabil s
74. lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 60 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS Nesta tem tica relacionada com a utiliza o de rvores de Falhas de referir tamb m um estudo recente de Shalev amp Tiran 2007 Os autores referem que a FTA uma ferramenta de an lise de fiabilidade e seguran a onde normalmente atribu da uma taxa de avarias constante a cada um dos acontecimentos b sicos No entanto devido a factores relacionados com a opera o e manuten o dos equipamentos algumas destas taxas de avarias tendem a aumentar pelo que a fiabilidade calculada inicialmente n o corresponde aquela que se regista ap s um determinado per odo Assim prop em uma nova metodologia baseada na condi o CBFTA Condition Based Fault Tree Analysis para ultrapassar esta defici ncia das FTA A informa o da FTA vai sendo actualizada com base no controlo de condi o que se vai realizando no mbito de uma manuten o condicional sendo recalculada periodicamente a probabilidade do evento de topo Manian et al 1999 referem tamb m que o comportamento falha de muitos componentes dependente do tempo sendo assim descrito mais correctamente atrav s de taxas de avaria vari veis ao inv s do uso de taxas de avarias constantes Tal como descrito no par grafo referente fiabilidade de componentes esse tipo de comportamento pode ser representado atrav s de outras distribui es como
75. n o utiliza o de portas l gicas din micas no presente modelo Seguiu se depois uma an lise qualitativa da rvore de Falhas com a determina o dos conjuntos de corte m nimos e sua interpreta o baseada na ordem dos mesmos Considerando como par metros de entrada as taxas de avaria associadas a cada acontecimento b sico e as periodicidades de inspec o teste ou ensaio de cada sub sistema funcional da Central de Bombagem procedeu se an lise quantitativa da rvore de Falhas Desta forma foi poss vel determinar a indisponibilidade m dia associada ao acontecimento de topo 0 1497 assim como as indisponibilidades m dias relativas a cada acontecimento interm dio e a cada acontecimento b sico Quanto a este aspecto foi posteriormente realizada uma an lise e interpreta o dos resultados alcan ados Para se perceber a influ ncia de cada acontecimento b sico no valor da indisponibilidade referente ao acontecimento de topo realizou se uma an lise das medidas de import ncia usando a medida Fussell Vesely Desta forma foi poss vel verificar que um nico acontecimento contribui em cerca de 70 para a ocorr ncia da falha no arranque da Central de Bombagem Relativamente Metodologia RAMS e tendo em conta os v rios crit rios de aceita o do risco poss vel estipular se o valor alcan ado como indisponibilidade toler vel ou n o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran
76. no prop sito de identificar as falhas ocultas e consequente probabilidade de falha quando solicitado PFOD ou simplesmente a sua indisponibilidade Foram apresentadas algumas metodologias de an lise assim como algum criticismo relativamente a alguns pressupostos assumidos nessas metodologias Mostrou se a import ncia da diferencia o entre os componentes considerados de suporte ou arranque e os componentes activos uma vez que para este tipo de barreiras de seguran a cada tipo de componente ter a sua interven o em cada fase distinta Apresentaram se algumas express es matem ticas que permitem determinar a indisponibilidade de uma barreira de seguran a tendo por base as falhas ocultas dos seus componentes Finalizou se o cap tulo com alguns exemplos de aplica o pr tica e sua interpreta o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 152 Industriais de Risco Elevado Capitulo V Metodologia Proposta Capi V METODOLOGI A PROPOSTA 5 1 Introdu o Hoje em dia as an lises de fiabilidade manutibilidade disponibilidade e seguran a tornaram se uma parte integrante do projecto de sistemas especialmente quando se trata de aplica es cr ticas Os sistemas projectados s o cada vez mais complexos e maiores e os seus componentes exibem comportamentos e interac es cada vez mais dif ceis de analisar e modelar Boudali amp Dugan 2005 Te
77. o MUT Mean Up Time e o tempo m dio de interven o para restabelecer as condi es de bom funcionamento MDT Mean Down Time incluindo os tempos relativos a procedimentos administrativos e log sticos Caso n o se considerem estes ltimos a caracter stica analisada designar se por disponibilidade intr nseca Em qualquer dos casos a combina o de n veis elevados de fiabilidade e de manutibilidade tem como resultado altos indices de disponibilidade do bem Por outro lado quando os modos de falha presentes num determinado bem podem conduzir ocorr ncia de potenciais acidentes pondo em causa a integridade f sica de quem se encontre na sua pr ximidade ou eventualmente causando danos graves no ambiente perda de flu do ou emiss o de gases tamb m a fiabilidade e a manutibilidade ser o aspectos fundamentais a ter em conta estimando se a probabilidade de falha do bem e a facilidade e consequente rapidez com que se essa falha anulada relacionando se desta forma estes dois factores tamb m com o conceito de seguran a Para compreender com mais profundidade cada um dos temas inerentes ao conceito RAMS os pr ximos par grafos visam detalhar cada um dos elementos que o constituem servindo tamb m como base te rica para o trabalho realizado no presente documento 2 3 Conceito de Fiabilidade Prever o futuro sempre foi uma das tentativas do homem a maior parte das vezes fazendo o atrav s da observa o de det
78. o objectivo a alcan ar Assim Se for poss vel diminuir a indisponibilidade de cada acontecimento na mesma quantidade e com o mesmo esfor o dever se do utilizar as medidas de import ncia Birnbaum Seas melhorias apenas podem ser efectuadas em acontecimentos que possuam altas indisponibilidades ou se o objectivo dar prioridade aos esfor os da manuten o dever se o utilizar as medidas de import ncia de criticidade ou criticalidade Criticality Se o objectivo minimizar as contribui es individuais dos acontecimentos b sicos dever se o utilizar as medidas de import ncia Fussel Vesely Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 164 Industriais de Risco Elevado Capitulo V Metodologia Proposta Vejamos alguns aspectos particulares de cada uma das tr s metodologias acima referidas designadas como principais Birnbaum A medida de import ncia dada por T A PAX A PiX A 5 1 Onde A indica o acontecimento cuja import ncia esta a ser medida X indica o acontecimento de topo e A a n o ocorr ncia do acontecimento Quando as indisponibilidades individuais dos acontecimentos n o s o conhecidas o c lculo determinado considerando uma indisponibilidade individual de 0 5 Esta medida de import ncia til mas n o considera a probabilidade de ocorr ncia do acontecimento sendo independente do valor da i
79. o das ac es testes ou ensaios s o considerados negligenci veis tal como assumido nos pressupostos da Metodologia RODS A indisponibilidade associada a cada acontecimento varia entre 0 e t dependendo do tempo a que a avaria ocorre Neste modelo os c lculos produzidos reflectem resultados exactos da indisponibilidade m dia do acontecimento durante o intervalo de teste ou ensaio utilizando para tal a express o 4 39 Desta forma o programa inform tico utilizado possibilita a aplica o da teoria explicitada nos cap tulos anteriores indo ao seu encontro quanto aos fundamentos enunciados A Tabela 6 5 indica os valores introduzidos no programa inform tico para cada um dos acontecimentos b sicos identificados aquando da estrutura o do modelo referente barreira de seguran a importante referir que as taxas de avaria apresentadas resultam da informa o prestada por um fabricante de bombas e n o de dados fidedignos de campo relativos a alguma situa o em particular Apesar de nesse aspecto n o se tratarem de valores bem fundamentados houve a inten o de colocar dados o mais pr ximos poss vel da realidade e dessa forma permitir exemplificar a metodologia proposta Tabela 6 5 Par metros de entrada para o c lculo da indisponibilidade Rom vii horas horas DH UNO horas horas AB1 AB16 12 860 4320 AB2 23 148 8760 AB17 28 935 4320 AB3 16 534 8760 AB18 23 148 4320 AB4 23 148 8760 AB19 38 580 4
80. o e compet ncia e na efic cia dos procedimentos de an lise As incertezas ser o reveladas e documentadas em vez de escondidas Quando devidamente realizada uma an lise de risco muito transparente 3 2 3 Tratamento das Incertezas Numa an lise de risco o factor probabilidade de ocorr ncia de um determinado evento reflecte um conjunto de incertezas que atrav s de uma abordagem menos cuidada poder levar a conclus es completamente erradas e muito longe da realidade e da potencial ocorr ncia desse mesmo tipo de evento Do mesmo modo quando se fala nas Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 92 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco consequ ncias os cenarios podem ser diversos havendo tamb m a incerteza associada a severidade ou gravidade do evento para cada cen rio caso ocorra As incertezas inerentes a uma an lise de risco poder o ser quantificadas atrav s da teoria da probabilidade permitindo relacionar os diferentes tipos de variabilidade e as vari veis aleat rias entre si sendo uma ferramenta excelente para tratar incertezas e quantificar o risco Outras teorias alternativas t m sido desenvolvidas para tratar este tipo de problema como por exemplo a teoria dos conjuntos vagos ou a teoria da possibilidade mas n o t o divulgadas ou experimentadas Dentro da teoria da probabilidade duas escolas t m sido desenvolvidas a escola freq
81. por 1 A teca o d A1 9 onde Valor m dio do logaritmo natural dos tempos at avaria xc ll q l Desvio padr o do logaritmo natural dos tempos at avaria A fun o densidade de probabilidade referente Distribui o Lognormal pode ser representada graficamente conforme Figura A1 3 onde se pode verificar a influ ncia da m dia u Figura A1 3 a e a influ ncia do desvio padr o o Figura A1 3 b f t f t Tempo t Tempo t a b Figura Al 3 Fun o densidade de probabilidade para a distribui o Lognormal A equa o da fiabilidade vir dada por conseguinte por ne P A1 10 a 1 RO A semelhan a da distribui o normal esta express o tamb m n o possui uma solu o directa pelo que poder ser calculada atrav s de tabelas obtidas por c lculo num rico ou utilizando programas inform ticos espec ficos Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 232 Industriais de Risco Elevado Anexo Distribui es Estat sticas A1 4 Distribui o Binomial Tamb m podem ser referidas algumas distribui es discretas referindo se a situa es onde s o apenas poss veis duas sa das como sobreviver ou falhar sucesso ou insucesso como o caso da distribui o Binomial A fun o de densidade de probabilidade discreta para a distribui o Binomial bi param trica
82. rec ix LISTA DE SIMBOLOS iris oad ean oats oe dana ea ease wnat xv LISTA DE ACR NIMOS a tocar de asc cee P a Errr xvii LISTA DE FIGURAS ccs E E AE E A E xxiii LISTA DETABELAS o mana E E a ER xxvii N aU Th E EEEN EE EEEE E EEEE 1 INTRODUCA ga a A E oe 1 TDS EnquadramentO ives seces even eves ens i eea aaa aAA AAA Aa 1 2 Moliva o ODIGCLIVOS asus 2 1 3 Contribuicoes da TESE unread 2 1 4 Estrutura ida 1LeS assita o orrein e a a EE E E lala cada WA 3 CAPE ULOT aeaa ae eA ar Aa a a aA N A AA 7 CONCEITO RAMO scr ta on e le Sat ca a Dae E T TT 7 E INtrodUCA o PR RE RR ERR RE SEESE SEEE ALAKAA RR 7 2 2 Import ncia da Fiabilidade e Manutibilidade na Disponibilidade e Seguran a operacional sssieassasssaasssssnas asa aniasaias anna aa senna ancas ans cas nnaSnnaLE rarr Aaaa 10 2 3 S Conceito de Fiabilida dE rs nao seu ns o os ea SNNN 11 2 3 1 Fiabilidade e Qualidade cccccccccsceesceeeeeeeeeeeseeesseesaeeeaneasnensaees 17 2 3 2 Bens repar veis e bens n o reparaveiS ccceceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeenenees 20 2 3 3 Fiabilidade HUMANA usares OO 24 2 3 4 Avarias devido a CAUSA COMUM ccccccccccccccccceeeeeeeeeeeeetecuuueeueeucegueeags 26 2 3 5 Modelos de fiabilidade sssssssssssssssssssssssss sas sss Doca cua aaa aaal 29 2 3 6 Estimativas da Fiabilidade c eres anna 30 2 3 7 Conceitos relacionados com a fiabilidade ccccccceccccecceeceeceeeeeeeeeees 35 2 3 7 1 Fun
83. s da seguinte express o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 146 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Qor afte c0 r9 0 42 4 36 T T A Na pr tica a express o anterior poder ser simplificada dado que yo lt lt 1 e Qo lt lt 1 T l l e OT 7 Q f 4 37 T T A T l e On sten to 4 1 4 38 T AT Na express o anterior podem se distinguir os v rios contribuintes na indisponibilidade dos bens nomeadamente Es Indisponibilidade durante a manuten o teste ou ensaio T Yo Indisponibilidade devido a erro ap s interven o Qo Indisponibilidade devido a falha aquando da solicita o l e eco athe ao 1 _ _ Indisponibilidade devido a falhas aleat rias ocultas entre testes AT De acordo com as raz es anteriormente apresentadas para o presente estudo s o considerados irrelevantes os tr s primeiros tipos de indisponibilidade considerando se assim apenas as falhas aleat rias ocultas entre testes determinando se a indisponibilidade dos bens no estado dormant de acordo com a express o simplificada 4 39 que coincide com as express es 4 19 e 4 21 l e Our 1 qa 4 39 Ser esta a express o utilizada para o c lculo da indisponibilidade de um bem no estado dormant para uma dada taxa de avarias constante espec fica deste estado 1 e com um
84. se a PFOD m dia ou baixa solicita o Quando a frequ ncia de solicita o para o sistema operar n o superior a duas vezes a frequ ncia de teste ou ensaio Alta solicita o ou modo cont nuo de opera o Probabilidade de ocorrer uma avaria perigosa por hora sendo utilizada quando a frequ ncia de solicita o do sistema para actuar superior a duas vezes a frequ ncia de teste ou ensaio ou quando o mesmo opera em modo continuo A IEC 61508 Parte 4 1998 refere um intervalo arbitr rio de um ano para distinguir os dois modos de solicita o Os mesmos aparentam primeira vista ter universos diferentes quanto s unidades pois enquanto no modo de baixa solicita o a refer ncia a um ano por defini o no funcionamento cont nuo refere se a avarias perigosas por hora No entanto se for considerado o facto de existirem perto de 10000 horas por ano cerca de 8760 horas os dois modos t m aproximadamente as mesmas m tricas de seguran a Antes de se efectuar uma estimativa quantitativa do n vel de confian a devem ser estudados alguns par metros qualitativos tais como Dianous amp Fi vez 2006 A independ ncia da barreira de seguran a relativamente s causas e sistemas de regula o para reduzir as avarias tipo causa comum CCF Common Cause Failures A arquitectura do sistema de seguran a para verificar a exist ncia de redund ncias modos de falha de causa comum se as barrei
85. sobre cada um dos elementos que o constituem nomeadamente a Fiabilidade Manutibilidade Disponibilidade e Seguran a Na descri o das metodologias existentes para an lise da fiabilidade de sistemas d se particular aten o An lise de rvore de Falhas e necessidade de evolu o das rvores de Falhas est ticas para as rvores de Falhas din micas A focaliza o nesta t cnica justifica se uma vez que a mesma faz parte da metodologia proposta em cap tulos subsequentes O Cap tulo III tem a ver especificamente com o risco Define se o risco e metodologias de avalia o do mesmo comparando o risco potencial com o considerado risco aceit vel Faz se refer ncia a crit rios de aceita o como o ALARP GAMAB ou MEM apresentando se a denominada matriz de risco introduzida a no o de barreira de seguran a sua classifica o e avalia o Referem se conceitos como o N vel de Integridade de Seguran a SIL Safety Integrity Level Sistemas Instrumentados de Seguran a SIS Safety Instrumented Systems Probabilidade de Falha quando Solicitado PFOD Probability of Failure On Demand ou An lise de Camadas de Protec o LOPA Layer Of Protection Analysis Neste cap tulo ainda abordado um tipo particular de risco nomeadamente o risco de inc ndio Mostra se a import ncia da tem tica da seguran a contra inc ndios que tem vindo ao longo dos anos a suscitar um interesse crescente no sentido de se en
86. tendo significativo impacto ao n vel da seguran a dos custos e por vezes at no ambiente Em instala es industriais de risco elevado a gest o destes bens e o conhecimento do risco subjacente em cada situa o particular tem vindo a ocupar lugar de destaque nas preocupa es dos respons veis pelas instala es Trata se de um assunto de primeira ordem sempre que estejam em causa vidas humanas ou perdas econ micas significativas Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 1 Capitulo Introdu o 1 2 Motiva o e Objectivos A motiva o para a realiza o do presente trabalho resulta da rela o desenvolvida ao longo de quase duas d cadas com uma actividade profissional na rea da seguran a contra inc ndios e da actividade de doc ncia no ensino superior na rea da Manuten o e Fiabilidade de componentes e sistemas Esta conjun o de experi ncias por um lado de ordem pr tica na tentativa de perceber o porqu da avaria dos equipamentos e interpreta o das suas consequ ncias e por outro lado com a aquisi o de conhecimento te rico sobre modelos e metodologias de an lise existentes levou a que se tentasse efectuar uma ponte entre estas duas vertentes no sentido de estabelecer uma abordagem ou metodologia que fosse suficientemente pr tica e ao mesmo tempo cientificamente s lida para o tratamento e an l
87. ter v rios tipos de elementos elementos f sicos actividades executadas por pessoas ou uma combina o destes Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 101 Capitulo III Risco No fundo quest es como a redu o da probabilidade de ocorr ncia redu o das consequ ncias ou preven o do fluxo reduzem se a definir fun es das barreiras de seguran a No conceito de barreiras de seguran a duas perspectivas ou modelos podem surgir O modelo de energia e o modelo de processo No primeiro o princ pio b sico o de separar os perigos das v timas enquanto no segundo modelo se trata de separar o acidente em diferentes fases ajudando a entender como o sistema se degrada gradualmente desde o estado normal at ao momento de acidente De referir que quando se refere v tima se est a identificar o potencial receptor das consequ ncias emanadas pela fonte de energia quando o acontecimento indesej vel ocorre De seguida apresentam se algumas defini es sobre a classifica o das fun es e classifica o dos sistemas assim como considera es acerca do desempenho das barreiras de seguran a 3 3 1 Classifica o das fun es das barreiras de seguran a As barreiras de seguran a possuem apenas duas fun es principais preven o e protec o Hollnagel 2004 As barreiras de seguran a descritas como meio de preven o
88. tipos de risco est o presentes servindo como uma medida de salvaguarda da vida humana preserva o ambiental ou para permitir a continuidade das actividades O referido risco poder estar relacionado com fen menos naturais ou induzido pela humaniza o dos locais e industrializa o dos processos Os conceitos de risco e de seguran a encontram se indubitavelmente ligados de uma forma pragm tica e conceptual O pragmatismo est subjacente por exemplo quando falamos da falta de seguran a medida pelo n mero de acontecimentos indesejados que ocorrem e quando nos referimos ao aumento desse n vel de seguran a tamb m referimos diminui o do n vel de risco Conceptualmente mais f cil ainda ligar os dois termos bastando comparar as suas defini es Risco de uma forma simples definido como a probabilidade de que algo indesejado possa acontecer Seguran a pode se definir como a aus ncia desses acontecimentos indesejados Hollnagel 2008 O projecto de sistemas de seguran a realizado tendo em conta uma disponibilidade espec fica para manter o risco dentro de limites considerados toler veis Se atrav s de uma an lise se verificar que o sistema possui uma disponibilidade abaixo do estipulado efectuam se altera es ao projecto inicial Uma vez que as avarias dos sistemas de seguran a podem em muitos casos resultar em morte a abordagem a este tipo de equipamentos dever ir no sentido de aumentar a sua disp
89. tulo II Conceito RAMS Com a falha dos dois componentes chega se a dois estados absorventes embora um seja de falha do sistema e outro n o A representa o gr fica da porta PAND pode ser visualizada atrav s da seguinte figura ao lt lt Figura 2 15 Porta l gica PAND A porta l gica Sequ ncia for ada SEQ for a as suas entradas a falhar numa ordem sequencial particular ou seja s ocorrer a falha se a sua sequ ncia for respeitada SEQ 1 1 a wa O wy Figura 2 16 Porta l gica SEQ 2 4 Conceito de Manutibilidade O conceito de manutibilidade s deve ser utilizado quando se tratar de bens reparaveis uma vez que este conceito traduz a facilidade e consequente rapidez com que um bem que avariou ou atingiu a altura de fazer manuten o preventiva pode ser reposto no seu estado operacional Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 65 Cap tulo II Conceito RAMS A manutibilidade do equipamento pode ser definida como a Aptid o de um bem sob condi es de utiliza o definidas para ser mantido ou restaurado de tal modo que possa cumprir uma fun o requerida quando a manuten o realizada em condi es definidas utilizando procedimentos e recursos prescritos NP EN 13306 2007 A defini o de manutibilidade tamb m pode ser dada como a capacidade de um
90. vantagens que podem ser descritas nos seguintes pontos Tempo de burn in ptimo Per odo de garantia ptimo e estimativa dos seus custos redu o de custos de garantia ou aumento do prazo de garantia para o mesmo custo Tempo ptimo de substitui o preventiva de componentes em sistemas repar veis Requisitos de sobressalentes Burn in refere se a uma t cnica utilizada por alguns fabricantes onde os componentes ou sistemas s o sujeitos ou colocados a funcionar sob determinadas condi es mais severas do que as normais de funcionamento a fim de verificar poss veis defeitos ou fraquezas dos mesmos garantindo assim que aquando da sua entrada em funcionamento este tipo de falhas n o se verifique Pode se inserir numa pol tica de qualidade verificando se a sua aplicabilidade fundamentalmente em componentes el ctricos e electr nicos Esta t cnica ter mais valor se for suportada por modelos que permitam fazer uma extrapola o das condi es de ensaio para as condi es reais de funcionamento 16 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS e Melhor informa o acerca dos tipos de avarias que podem ajudar a fase de projecto e os esfor os necess rios em investiga o e desenvolvimento para minimizar essas avarias e Estabelecimento dos tempos para a avaria esperad
91. y Par metro de posi o ou vida inicial pode ser negativo nulo ou positivo B Par metro de forma que define a varia o da fiabilidade ao longo da vida do bem n Par metro de escala ou vida caracter stica referida a R e ou R 0 367879 n 1 Ao A Figura Al 1 mostra a fun o densidade de probabilidade de falha para a Distribui o de Weibull tri param trica de acordo com v rios valores do Par metro de Forma p f t Tempo t Figura Al 1 Fun o densidade de probabilidade para a Distribui o de Weibull tri param trica Tendo em conta a express o 2 5 a equa o que permite o c lculo da fiabilidade para a Distribui o de Weibull tri param trica dada por eee A1 2 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 228 Industriais de Risco Elevado Anexo Distribui es Estat sticas Distribui o de Weibull bi param trica A forma bi param trica resulta do exemplo anterior quando o par metro de posi o y nulo Normalmente corresponde a bens novos sem vida inicial Assim a fun o densidade de probabilidade de falha caracterizada pela seguinte express o B B ql f t Z e 5 A1 3 E a consequente equa o da fiabilidade dada por R t RE A1 4 Distribui o de Weibull mono param trica exponencial A distribui o de Weibull torna se mono param trica se al m de ter um pa
92. 0 008287 AB27 0 004984 AB13 0 010345 AB28 0 020547 AB14 0 115203 AB29 0 048374 AB15 0 013761 Da interpreta o dos resultados alcan ados ressaltam algumas constata es nomeadamente o valor da indisponibilidade m dia referente ao acontecimento de topo aprox 15 as indisponibilidades m dias relativas aos acontecimentos interm dios AI3 Falha no Arranque da Motobomba Diesel AI8 Falha de Energia da Rede de Emerg ncia e AI12 Falha do Motor Diesel Tamb m a informa o referente indisponibilidade m dia relativa aos acontecimentos b sicos tem algumas situa es que se destacam pelos valores alcan ados nomeadamente o acontecimento b sico AB14 V lvula de Seccionamento Sa da do Colector de Compress o Fechada Erro Humano AB23 Falha da Bateria A da Motobomba Diesel e AB24 Falha da Bateria B da Motobomba Diesel De qualquer forma n o se pode olhar apenas para o valor relativo das indisponibilidades m dias uma vez que esta import ncia deriva em larga escala da estrutura da Arvore de Falhas e do tipo das portas l gicas utilizadas 6 3 6 Outros dados importantes Tal como referido no cap tulo anterior relativo descri o da Metodologia RODS existem outros dados importantes que se podem retirar do estudo efectuado e que complementam a an lise quantitativa Trata se de saber as medidas de import ncia Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala
93. 0 AB3 0 000238 AB16 0 019709 Desta forma pode se concluir que o grande contribuinte para o valor da indisponibilidade associada falha no arranque da central de bombagem de gua contra inc ndio o potencial erro humano referente situa o da v lvula de seccionamento sa da do colector de compress o se encontrar fechada AB14 Embora com uma grande diferen a percentual seguem se outros acontecimentos b sicos como o AB6 Falha nos Equipamentos Electromec nicos do Q E da electrobomba Principal AB26 Falta de Combust vel no Dep sito da Motobomba Diesel e AB9 Falha no Acoplamento entre o Motor El ctrico e a Bomba da Electrobomba Principal Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 200 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Este tipo de an lise tamb m confirma algo que foi referido anteriormente nomeadamente quando se afirma que n o se devem olhar para as indisponibilidades individuais quando se pretende saber a influ ncia dos correspondentes acontecimentos b sicos no valor determinado para a indisponibilidade m dia do acontecimento de topo Os acontecimentos AB6 AB26 e AB9 referidos anteriormente como maiores contribuintes a seguir ao AB14 apresentavam indisponibilidades m dias individuais relativamente baixas 3 1 7 9 e 2 1 respectivamente Da mesma forma constata se que alguns acontecimentos b sicos que aprese
94. 002 Rausand e Hoyland 2004 referem complementarmente outras medidas de import ncia como a medida potencial de melhoria The improvement potential measure import ncia ou valia do risco alcan ado risk achievement worth e import ncia ou valia da redu o do risco risk reduction worth Estes autores referem que a import ncia de um componente depende de dois factores nomeadamente a localiza o do componente no sistema e a sua fiabilidade individual tendo por vezes que se considerar a incerteza associada a essa fiabilidade 5 3 Conclus es do Cap tulo Neste cap tulo apresentada uma metodologia para an lise de bens no estado dormant designada Metodologia RODS Reliability Of Dormant Systems O objectivo da metodologia apresentada determinar a fiabilidade associada a uma determinada Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 166 Industriais de Risco Elevado Capitulo V Metodologia Proposta barreira de seguran a O valor calculado servir como indicador do maior ou menor sucesso quando ocorre um evento desta natureza cujo resultado condicionar a gravidade ou severidade das consequ ncias Desta forma apresentado um esquema com as diferentes fases da metodologia RODS A primeira fase da metodologia RODS incide sobre uma etapa fundamental e principal do funcionamento global destes tipo de barreiras ou seja a fase de arranque e mais con
95. 0xD E ey a AMET de Provas c Caudalimetro Figura 6 5 Central de Bombagem Contra Inc ndios vers o B Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 180 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Relativamente aos controladores e equipamentos das bombas accionadas por motor el ctrico ou motor diesel a bibliografia anteriormente referenciada NFPA 20 2003 NFPA 25 2002 apresenta diversa informa o relacionada com os requisitos para instala o inspec o teste e manuten o das bombas e respectivos accionamentos 6 2 4 4 Funcionamento das bombas A instala o de uma bomba de inc ndio come a na fase inicial do projecto fazendo se uma avalia o hidr ulica do sistema de abastecimento de gua proposto e ent o considerando factores como o caudal dura o e press o exigidas pelo sistema de protec o contra inc ndio determina se a necessidade da instala o de uma bomba Como referido em par grafos anteriores utilizam se com maior frequ ncia bombas accionadas por motores el ctricos embora as motobombas diesel confiram uma fonte completamente independente de alimenta o operando com velocidades nominais entre as 1460 e as 3300 rpm De acordo com a NFPA 20 2003 s existem dois tipos de abastecimento de energia que podem ser considerados fi veis desde que utilizados individualmente nomeadamente aqu
96. 14 AB15 Figura 6 9 Sub rvore de Falhas Din mica 1 Falha dos Sensores de Press o da Motobomba Diesel AIIO I Falha no Pressostato Falha no Pressostato de Arranque da de Seguran a da Motobomba Diesel Motobomba Diesel AB20 AB21 Figura 6 10 Sub rvore de Falhas Din mica 2 Embora tal pudesse ser justificado e fundamentado constatou se que as situa es em causa poderiam ser representadas atrav s de sub Arvores de Falhas est ticas utilizando a porta l gica AND No fundo os pressostatos encontram se sujeitos a iguais esfor os e em cada um dos casos referidos s com a falha dos dois elementos sensores de press o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 193 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia ocorrer a falha do acontecimento interm dio de n vel superior n o se registando depend ncia ou sequ ncia funcional Considerar o pressostato de seguran a um sobressalente do pressostato de arranque n o ser ent o o mais correcto j que ambas as unidades se encontram funcionalmente instaladas em paralelo e muitas vezes n o se distingue muito bem qual o pressostato de arranque e qual o de seguran a Assim para este equipamento espec fico n o se verificou a necessidade de utiliza o de portas l gicas din micas considerando se todos os acontecimentos como in
97. 17 ABI AB4 AB16 AB1 AB3 AB29 ABI AB3 AB28 AB1 AB3 AB27 AB1 AB3 AB26 ABI AB4 AB27 AB10 AB11 AB23 AB24 AB1 AB2 AB19 AB20 AB1 AB2 AB23 AB24 AB1 AB3 AB19 AB20 AB1 AB3 AB23 AB24 AB1 AB4 AB19 AB20 ABI AB4 AB23 AB24 AB10 AB11 AB19 AB20 w ADBDAAADADADADWWWWWWWWWWWWWWwwwwwwwwwwwwwwwwwwwww ww ww Unreliability Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 285
98. 2 A necessidade de sistemas de bombagem Existem algumas situa es que determinam a utiliza o cada vez maior de sistemas de bombagem de gua contra inc ndios a n vel mundial nomeadamente Valentine amp Isman 2006 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 173 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Aumento do n mero de sistemas de extin o de inc ndio autom ticos Exig ncias recentes ao nivel das caracter sticas de caudal e press o das instala es de extin o de inc ndio base de gua Requisitos dos edif cios em altura necess rio referir que o sistema de bombagem para cumprir a sua fun o precisa que a montante exista uma reserva de gua com um determinado volume m nimo face s exig ncias da instala o 6 2 3 Caracter sticas das bombas usadas em sistemas de bombagem de gua contra inc ndios As bombas usadas nos sistemas de protec o contra inc ndios s o projectadas constru das e instaladas de acordo com determinadas caracter sticas Em termos de press o conv m distinguir tr s tipos nomeadamente Press o de aspira o Press o de descarga Press o nominal A press o de aspira o refere se a press o manom trica medida imediatamente antes da gua entrar na flange de aspira o da bomba Este valor depende do abastecimento e da sua capacidade para levar a g
99. 2009 Estimation of the common cause failure probabilities of the components under mixed testing schemes Annals of Nuclear Energy Vol 36 pp 493 497 KECECI OGLU D 2002 Reliability Engineering Handbook Vol 1 Department of Aerospace and Mechanical Engineering The University of Arizona DEStech Publications ISBN 1 932078 00 2 Pennsylvania KECKLUND L EDLAND A WEDIN P amp SVENSON O 1996 Safety barrier function analysis in a process industry A nuclear power application International Journal of Industrial Ergonomics Vol 17 pp 275 284 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 219 Refer ncias KEREN N WEST H H ROGERS W J GUPTA J P amp MANNAN M S 2003 Use of failure rate databases and process safety performance measurements to improve process safety Journal of Hazardous Materials Vol 104 pp 75 93 KHATIBI G WROCZEWSKI W WEISS B amp LICHT T 2008 A fast mechanical test technique for life time estimation of micro joints Microelectronics Reliability Vol 48 pp 1822 1830 KIM T KIM J KIM Y amp KIM K 2002 Current risk management status of the Korean petrochemical industry Journal of Loss Prevention in the Process Industries Vol 15 pp 311 318 KJ ELLEN U 2000 Prevention of accidents through experience feedback Taylor amp Francis London KNEGTERING B amp BROM
100. 320 AB5 12 860 2160 AB20 23 148 4320 AB6 28 935 2160 AB21 12 860 4320 AB7 7 716 2160 AB22 9 645 4320 AB8 9 645 2160 AB23 57 870 4320 AB9 19 290 2160 AB24 57 870 4320 AB10 57 870 2160 AB25 28 935 4320 AB11 38 580 2160 AB26 38 580 4320 AB12 7 116 2160 AB27 2 315 4320 AB13 9 645 2160 AB28 9 645 4320 AB14 115 741 2160 AB29 23 148 4320 AB15 12 860 2160 Considerada uma indisponibilidade m dia de 12 horas por ano Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 197 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Ap s a introdu o dos dados anteriores pode agora ser determinada a indisponibilidade m dia associada aos acontecimentos interm dios e ao acontecimento de topo alcan ando se assim o objectivo tra ado para a primeira fase da Metodologia RODS Desta forma verificou se uma indisponibilidade m dia para o acontecimento de topo ou seja a indisponibilidade m dia associada falha no arranque da central de bombagem de gua contra inc ndios de 0 1497 Este o valor que traduz a probabilidade de n o ocorrer uma transi o positiva em termos funcionais da primeira fase para a segunda fase de opera o da Central de Bombagem tal como descrito na Metodologia RODS Para uma compreens o mais completa dos factores de influ ncia que levam ao resultado alcan ado analisaram se tamb m as indisponibilidades m dias associadas aos acontecimentos
101. 6 Teste inconclusivo Rejeitar Ho Rejeitar Ho Figura Al 4 Exemplo gr fico do Teste de Laplace Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 236 Industriais de Risco Elevado Anexo Distribui es Estat sticas Como 1 96 lt ET lt 1 96 o teste formalmente inconclusivo Podemos dizer que n o h evid ncia estat stica que permita concluir pela n o veracidade da hip tese nula Neste caso aceita se Hy ou tenta se recolher mais informa o dados De qualquer forma podemos recorrer ao Valor de Prova VP para verificar a probabilidade de nas condi es da hip tese nula se obter uma amostra com as caracter sticas daquela que foi de facto obtida Se VP gt a aceita se Ho caso contr rio rejeita se a hip tese nula Neste caso verificar se ia se VP Prob ET gt 0 2272 VP 2x0 41 VP 0 82 VP gt a Logo aceita se Ho uma vez que existe 82 de probabilidade de se obter esta amostra no universo de equipamentos quanto maior o Valor de Prova mais certeza h de que Ho verdade Se a hip tese nula for rejeitada e se confirmar que o valor encontrado para ET inferior ao valor de refer ncia retirado da Tabela Normal correspondente ao n vel de signific ncia assumido a taxa de avarias decrescente logo com uma fiabilidade crescente Nestes casos o crescimento da fiabilidade pode ser analisado atrav s do modelo de Duane ou modelo de Crow Caso o valor d
102. 6 Figura 6 12 Cen rios altermativos auctor Cueshe etree aa eel fat 203 Figura 6 13 Indisponibilidade vs Cen rios ccceseeeeeseeeseeeeeeeeeeeeeeeaeeeeenaeeeeeneeees 205 xxiv Figura A1 1 Fun o densidade de probabilidade para a Distribui o de Weibull tri paraM Ltrica assess E PATEN EA RATE len weuciaid ARTOA 228 Figura A1 2 Fun o densidade de probabilidade para a distribui o Normal 231 Figura A1 3 Fun o densidade de probabilidade para a distribui o Lognormal 232 Figura A1 4 Exemplo gr fico do Teste de Laplace cccscecececeseeeeeeeuceceeeaeaenenaeas 236 Figura A4 1 Sistema com arranjo l gico tipo S rie oo eee ee eee ee teeta ee eens eee eaeaeenees 255 Figura A4 2 Sistema com arranjo l gico tipo Paralelo Activo cceccceeeeeeeeeeeeeaeeeees 256 Figura A4 3 Sistema com arranjo l gico tipo Paralelo Restrito k n 257 Figura A4 4 Sistema paralelo tipo standby ccceececeeeee eee eee ee eee t eee ne teat natn nats 259 Figura A4 5 Sistema com arranjo l gico misto 0 eecee eee e eee eee ee teeta ee eeeeea ea eaeenens 260 Figura A4 6 Sistema s rie de paralelos ccccceceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeseeeasenenseeees 261 Figura A4 7 Sistema paralelo de s ries ccceeeeeeee eee eeeeeeeeeeeeeeeeeaeeeee eee eeeeeeeeanees 261 Figura A4 8 Sistema Complexo sicas eini enr enaa eaea Oa a EUNT eee nena nena tae 262 XXV xx
103. 6 121 WU S amp CLEMENTS CROOME D 2007 Burn in policies for products having dormant states Reliability Engineering amp System Safety Vol 92 pp 278 285 WU S amp LI H 2007 Warranty cost analysis for products with a dormant state European Journal of Operational Research Vol 182 pp 1285 1293 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 225 Refer ncias YEO l SUH Y amp MUN S 2008 Development of a remaining fatigue life model for asphalt black base through accelerated pavement testing Construction and Building Materials Vol 22 pp 1881 1886 ZANG T XIE M amp HORIGOME M 2006 Availability and reliability of k out of M N G warm standby systems Reliability Engineering amp System Safety Vol 91 pp 381 387 ZIO E 2007 An Introduction to the Basics of Reliability and Risk Analysis Series in Quality Reliability and Engineering Statistics Vol 13 World Scientific Publishing Co Pte Ltd ISBN 13 978 981 270 639 3 Singapore ZIO E 2009 Computational Methods for Reliability and Risk Analysis Series in Quality Reliability and Engineering Statistics Vol 14 World Scientific Publishing Co Pte Ltd ISBN 13 978 981 283 901 5 Singapore Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 226 Industriais de Risco Elevado Anexo Distribui e
104. 6 3 2 Identifica o dos potenciais acontecimentos de falha dos componentes de suporte Ap s a descri o da barreira de seguran a e suas caracter sticas principais h que identificar os componentes que se pretende que se encontrem dispon veis sempre que a barreira de seguran a solicitada os j designados componentes de suporte arranque Nesta fase chamada a aten o para uma leitura mais detalhada das normas de constru o e das especifica es t cnicas dos equipamentos para se obter um conhecimento mais profundo das caracter sticas e do modus operandi deste tipo de sistemas complementando a informa o descrita nos par grafos anteriores Os potenciais modos de falha que se apresentam de seguida referem se aos componentes de suporte monitorizados pelo que n o ser o alvo da an lise de fiabilidade assumindo se que os mesmos s o transmitidos imediatamente ap s a sua ocorr ncia identificados e rapidamente corrigidos Funcionamento deficiente do motor el ctrico devido a perda de fase s Funcionamento deficiente do motor el ctrico devido a invers o de fases Bomba el ctrica principal em N o autom tico Motobomba diesel em N o autom tico Bomba el ctrica principal desligada Motobomba diesel desligada Falta de gua nos reservat rios de abastecimento Baixa press o do leo do motor da motobomba diesel Considera se que qualquer um dos modos de falha anterior
105. 7 AB10 AB11 AB16 AB9 AB23 AB24 AB9 AB19 AB20 ABS AB23 AB24 ABS AB19 AB20 AB7 AB23 AB24 AB6 AB23 AB24 AB6 AB19 AB20 AB10 AB11 AB18 AB12 AB23 AB24 ABS AB23 AB24 AB5 AB19 AB20 AB7 AB19 AB20 AB10 AB11 AB21 AB10 AB11 AB22 AB10 AB11 AB25 Events Fault Tree Cut Sets Top Gate AT Cutset Order N WWWWWWWWWWWwWwWwWWwWwWwWwWnnNnn NI NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN Unavailability Unreliability Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 283 Anexo VI Conjuntos de Corte Minimos MCS Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 284 Industriais de Risco Elevado Anexo VI Conjuntos de Corte Minimos MCS Relex File Name PhD Thesis Sobral vi rfp Top Gate AT Cutset Events Order Unavailability AB10 AB11 AB26 AB10 AB11 AB27 AB10 AB11 AB28 AB15 AB23 AB24 AB12 AB19 AB20 AB13 AB19 AB20 AB13 AB23 AB24 AB15 AB19 AB20 ABI AB4 AB29 ABI AB3 AB16 AB10 AB11 AB29 AB1 AB2 AB29 ABI AB2 AB16 AB1 AB2 AB17 ABI AB2 AB18 AB1 AB2 AB21 AB1 AB2 AB22 ABI AB2 AB25 ABI AB2 AB26 ABI AB3 AB18 AB1 AB2 AB28 AB1 AB4 AB28 AB1 AB3 AB17 AB1 AB3 AB21 AB1 AB3 AB22 ABI AB4 AB25 AB1 AB2 AB27 ABI AB4 AB26 ABI AB3 AB25 AB1 AB4 AB22 AB1 AB4 AB21 ABI AB4 AB18 ABI AB4 AB
106. 70 10 0 2 FO 4 26 Sendo o correspondente tempo m dio de inoperacionalidade downtime dado por Todo dc t dt 4 27 0 T nec yo t 1 mfo t 1 Q rod 4 28 0 CF O ciclo normal de manuten o repetido durante a vida T do bem O n mero de ciclos de manuten o AB BC calculado atrav s da seguinte express o pea 4 29 T Tp Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 145 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Desta forma podemos determinar o tempo m dio de inoperacionalidade downtime at T atrav s de T por Q 1 09 F t dt e 7 7 1 rolo T l anfroa 0 R 0 THT 4 30 A indisponibilidade m dia vir ge Ra 4 31 T l 0 f 1 f M 2o 1 2 f Feat det Qo 1 09 Fat T E g T TR 5 4 32 Excluindo o per odo de tempo at primeira manuten o por a sua dimens o ser tipicamente muito inferior a T ficamos com T par fe ELA ra 9000 00 roal 4 33 R 0 Correspondendo uma indisponibilidade m dia 1 T Qor E yo ra 2 roa 4 34 0 Se considerarmos um bem com avarias aleat rias seguindo a lei exponencial com taxa de avarias constante a sua probabilidade de falha pode ser determinada atrav s da express o 4 35 F t 1 e 4 35 A indisponibilidade m dia pode ser determinada atrav
107. 71 47133 X New York REASON J 1990 Human Error Cambridge University Press ISBN 0 521 31419 4 Cambridge United Kingdom RELEX 2009 v11 0 2009 Relex Software Corporation PTC InSight Product USA ROUVROYE J L amp BLIECK E G 2002 Comparing safety analysis techniques Reliability Engineering amp System Safety Vol 75 pp 289 294 RUTSTEIN R amp CLARKE M B J 1979 The probability of fire in different sectors of industry Fire Surveyor Vol 20 pp 3 SCHNEEWEISS W 1999 The Fault Tree Method in the Fields of Reliability and Safety Technology LiLoLe Verlag GmbH publ Co Ltd ISBN 3 934447 01 5 Hagen Germany SCHNEEWEISS W 2004 Petri Net Picture Book LiLoLe Verlag GmbH publ Co Ltd ISBN 3 934447 08 2 Hagen Germany Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 223 Refer ncias SEMAN ETZL amp PURNELL 1988 Reliability Maintainability Testability Design for Dormancy RADC TR 88 110 Final Technical Report Lockheed Electronics Company Inc Rome Air Development Center New York SHALEV D M amp TIRAN J 2007 Condition based fault tree analysis CBFTA A new method for improved fault tree analysis FTA reliability and safety calculations Reliability Engineering amp System Safety Vol 92 pp 1231 1241 SHALUF l AHMADUN F amp SAID A 2003 Fire incident at a refinery in Wes
108. ALL AL iaca aa dada si 160 5 2 1 6 An lise qualitativa da rvore de Falhas cccccsessseseseseeeesenes 161 5 2 1 7 An lise quantitativa da rvore de Falhas aaa 162 5 2 1 8 Outras informa es relevantes na an lise da rvore de Falhas 164 5 3 CONCIUSOES do Lapis Rad 166 CAPITULO NVI miena a a aaa a ine oe a a a 169 APLICA O DA METODOLOGIA E A TE ates at E TAT 169 Oie o QUI C O TAEA EET a 169 6 2 Sistemas de Bombagem cccesceeecneecneesneeseeeeeetecneesseeseetsseeteeneeseenes 170 6 2 1 Perspectiva hist rica eecsecereeerererrerenere rea nene narrar ente nenara 170 6 2 2 A necessidade de sistemas de bombagem sssssssssssssrrrrrrrseserrrrnns 173 xii 6 2 3 Caracter sticas das bombas usadas em sistemas de bombagem de gua COBRAMOS LEO S aa dd 174 6 2 4 Tipos de bombas sst n E SEN AAAA Aaaa iia 175 6 2 4 1 Bombas centr fugaS ssssssrrssrrsrrrsrrnrrrerrrerrrerrrnsrrrerrnerenenn 176 6 2 4 2 ENSAIOS sm EEE ds 177 6 2 4 3 Meios de accionamento sa a 179 6 2 4 4 Funcionamento das bombas ssa assess sssaas cassada silas do 181 6 3 Caso de estudo pr tico sas sssssssas ssa sssas sas assa ssa ass asas ssa T n 185 6 3 1 Defini o da barreira de seguran a fun o e constitui o 185 6 3 2 Identifica o dos potenciais acontecimentos de falha dos componentes de SUPORTO aaa a 189 6 3 3 Constru o da rvore de Falhas assa ssaa
109. AMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 135 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant semelhante mas que se encontre numa aplica o onde seja considerado como dormant The Rome Laboratory 1993 Esta metodologia pode ser discut vel uma vez que a compara o n o assim t o linear podendo em alguns casos espec ficos at ser inversa como o exemplo dos vedantes e empanques cuja taxa de avarias com o bem em funcionamento menor do que com o mesmo em repouso Outra raz o para n o concordar plenamente com a abordagem anterior prende se com o facto de que muitos dos componentes que se encontram no estado dormant n o interv m ou n o t m um comportamento id ntico quando em servi o Nas barreiras de seguran a a ocorr ncia de uma avaria pode ter consequ ncias catastr ficas uma vez que o tempo necess rio para qualquer eventual processo de restaura o ou recoloca o no seu estado funcional implica o concretizar da situa o potencialmente perigosa que a barreira de seguran a deveria evitar 4 5 An lise da indisponibilidade Os principais contribuintes para a indisponibilidade de um sistema de seguran a derivam genericamente de Zio 2007 Falhas ocultas Quando um bem no estado dormant ou em standby avaria sem que obtenhamos essa informa o O sistema prossegue o seu estado sem avisar da ocorr ncia da avaria
110. An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 22 Industriais de Risco Elevado Capitulo II Conceito RAMS Mt Mt Mt Mt Mt OE Figura 2 3 Padr es de representa o da taxa de avarias Uma outra quest o importante que deve ser referida tem a ver com a depend ncia ou independ ncia dos acontecimentos Assim dois acontecimentos s o independentes se a ocorr ncia de um n o afecta a probabilidade de ocorr ncia do outro Esta diferencia o muito importante quando se analisam quest es como a avaria de bens e onde a depend ncia pode ter um papel muito importante no m todo e nos resultados obtidos Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 23 Cap tulo II Conceito RAMS 2 3 3 Fiabilidade Humana Outro componente de grande import ncia na rea da fiabilidade e gest o do risco diz respeito ao factor humano e organizacional que devido sua especificidade ao grau de complexidade e por se afastar um pouco dos objectivos deste trabalho n o ser abordado detalhadamente embora mere a ser discutido por especialistas nesta rea quando se estudam processos onde a sua influ ncia determinante Trata se de uma mat ria actual alvo de investiga o recente na tentativa de mudar a ideia instalada de que errar humano O erro humano pode ser quantificado pela sua frequ ncia definida at
111. BACHER A C 2000 A method to prevent excessive numbers of Markov states in Markov models for quantitative safety and reliability ISA Transactions Vol 39 pp 363 369 KOSAKI A 2008 Evaluation method of corrosion lifetime of conventional stainless steel canister under oceanic air environment Nuclear Engineering and Design Vol 238 pp 1233 1240 KUMAMOTO H 2007 Satisfying Safety Goals by Probabilistic Risk Assessment Springer Series in Reliability Engineering ISBN 978 1 84628 681 0 Springer Verlag London Limited KUMAR C S ARUL A J SINGH O P amp RAO K S 2005 Reliability analysis of shutdown system Annals of Nuclear Energy Vol 32 pp 63 87 LEWIS S M 2006 NFPA Journal Latinoamericano Junho 2006 pp 14 17 LIE T T 1998 Optimal fire resistance of structures Proc Am Soc Civ Eng Journal of the Structural Division Vol 98 pp 215 232 LIN Y 2005 Estimations of the probability of fire occurrences in buildings Fire Safety Journal Vol 40 pp 728 735 LONG W SATO Y amp HORIGOME M 2000 Quantification of sequential failure logic for fault tree analysis Reliability Engineering amp System Safety Vol 67 pp 269 274 LUNDTEIGEN M A amp RAUSAND M 2007 Common cause failures in safety instrumented systems on oil and gas installations Implementing defense measures through function testing Journal of Loss Prevention in the Process Industries Vol 20 pp 218 229 MANIAN
112. BOLOS Fun o fiabilidade Fun o probabilidade acumulada de falha Fun o manutibilidade Fun o disponibilidade Fun o de risco ou fun o taxa de avarias Vari vel tempo Fun o densidade de probabilidade de falha Dura o da miss o Coeficiente de correla o Par metro de forma da distribui o Gama Fun o Gama Par metro de escala da distribui o Gama Par metro de posi o ou vida inicial da distribui o de Weibull Par metro de forma da distribui o de Weibull Par metro de escala ou vida caracter stica da distribui o de Weibull M dia Taxa de repara o Desvio padr o Vari vel padronizada da distribui o Normal para u 0 e o 1 M dia da distribui o Lognormal Desvio padr o da distribui o Lognormal N mero de ensaios na distribui o Binomial N mero de insucessos na distribui o Binomial Probabilidade de insucesso na distribui o Binomial Probabilidade de sucesso na distribui o Binomial N mero m dio de avarias Dimens o inicial da amostra Hip tese nula do Teste de Laplace Hip tese alternativa do Teste de Laplace N vel de signific ncia Teste de Laplace Factor de adormecimento Fun o densidade de probabilidade de reposi o em servi o Par metro de forma da fun o densidade de probabilidade de reposi o XV Q t xvi Indisponibilidade Intervalo de tempo entre inspec es testes ou ensaios Tempo m dio de repara o Taxa de avarias pa
113. Cap tulo II Conceito RAMS Satisfazer as expectativas dos consumidores exig ncia de melhores requisitos As ac es ou etapas que fazem parte de um processo de ensaios acelerados assentam inicialmente na escolha do tipo de solicita o stress com a selec o de pontos sens veis meios leis de degrada o etc passando posteriormente pela escolha do tipo de acelera o taxa de avarias ou dura o e pela determina o das probabilidades de falha tipo de ensaio e par metros da distribui o estat stica sendo por fim calculados os par metros da acelera o Pallerosi 2007c Recentemente tem surgido a publica o de alguns trabalhos cient ficos na rea dos ensaios acelerados mostrando assim a sua actualidade e a sua import ncia no contexto das an lises de fiabilidade Os ensaios acelerados t m servido para prever a fiabilidade de um bem usando por exemplo incrementos sequenciais dos esfor os aplicados durante o teste Fard amp Li 2009 T m tamb m sido aplicados em estudos experimentais para determina o da fiabilidade e comportamento de componentes muito concretos relacionados com diferenciadas reas da engenharia como v lvulas de solen ide hidr ulicas Angadi et al 2009 vedantes em material EPDM Placek et al 2009 micro juntas Khatibi et al 2008 asfalto Yeo et al 2008 c lulas de combust vel Pei et al 2008 componentes estruturais no campo aeroespacial Ozsoy et al 2008
114. Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant necess ria na eventualidade de n o se realizarem inspec es com a frequ ncia indicada e assim a fiabilidade chegar a valores inaceit veis Os estados dormant e storage em conjunto com um terceiro modo designado de standby s o situa es bastante comuns de encontrar durante a vida de muitos sistemas No caso de sistemas no estado dormant a solicita o d se com base numa informa o sonda pressostato etc enquanto nos sistemas standby a solicita o ocorre quando o sistema ou componente prim rio avaria embora nesta situa o tamb m seja normalmente necess rio haver uma informa o de avaria do componente prim rio atrav s do detector comutador ou sensor comutador A principal diferen a entre o estado dormant e o estado standby reside no facto de na primeira situa o dormant n o existir um sistema prim rio e na segunda standby ter de o haver Na maior parte dos casos tem se tamb m de considerar que alguns sistemas em standby se encontram numa situa o dormant Quanto a componentes em standby podem ser indicados alguns estudos referentes ao c lculo da sua fiabilidade podendo no enquadramento do presente trabalho ser referido o trabalho realizado por Courtois amp Delsarte 2006 onde se apresenta um modelo para determinar a frequ ncia ptima para a realiza o dos testes e man
115. EIRA F J D 1996 Modelos de Fiabilidade em Equipamentos Mec nicos Tese de Doutoramento Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto PETROLEUM SAFETY AUTHORITY 2002 Guidelines to regulations relating to management in the petroleum activities The Management Regulations Stavanger Norway PLACEK V KOHOUT T HNAT V amp BARTONICEK B 2009 Assessment of the EPDM seal lifetime in nuclear power plants Polymer Testing Vol 28 pp 209 214 RAHIKAINEN J amp KESKI RAHKONEN O 2004 Statistical determination of ignition frequency of structural fires in different premises in Finland Fire Technology Vol 40 pp 335 353 RAJPAL P S SHISODIA K S amp SEKHON G S 2006 An artificial neural network for modelling reliability availability and maintainability of a repairable system Reliability Engineering amp System Safety Vol 91 pp 809 819 RAMACHANDRAN G 1980 Statistical methods in risk evaluation Fire Safety Journal Vol 2 pp 125 145 RAMACHANDRAN G 1999 Fire safety management and risk assessment MCB University Press Vol 17 Number 9 10 pp 363 376 RAMI REZ MARQUEZ J E amp COIT D W 2007 Optimization of system reliability in the presence of common cause failures Reliability Engineering amp System Safety Vol 92 pp 1421 1434 RAUSAND M amp HOYLAND A 2004 System Reliability Theory Models Statistical Methods and Applications Second Edition Wiley ISBN 0 4
116. Efeitos FMEA tamb m se deve incluir na constru o das matrizes de risco um terceiro factor denominado detectabilidade Este factor permite distinguir entre os v rios modos de falha aqueles que s o muito facilmente detect veis dos que s o praticamente imposs veis de detectar Para o efeito e semelhan a dos outros dois factores tamb m constru da uma escala para a detectabilidade Aceita o do risco Apesar de a aceita o do risco ser normalmente uma tarefa complicada e multifacetada alguns princ pios podem ser utilizados para determinar o que se pode entender por risco aceit vel como por exemplo O principio ALARP As Low as Reasonably Practicable Aceita o do risco como definido na Norsok Z 013 2001 O princ pio MEM Minimum Endogeneous Mortality O princ pio GAMAB Globalment Au Moins Aussi Bon Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 90 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco A Figura 3 4 descreve um dos princ pios mais comuns em mat ria de aceita o dos riscos o princ pio ALARP O risco n o pode ser justificado excepto em circunst ncias extraordin rias Regi o N o Aceit vel Toler vel apenas se a redu o do risco for impratic vel ou o seu custo muito desproporcionado face Regi o ALARP ou de melhoria alcan ada toler ncia o risco assumido apenas em contrap
117. Em termos gerais podem se considerar dois tipos fundamentais de modelos de fiabilidade os determin sticos e os estat sticos Pereira 1996 Os modelos determin sticos s o modelos baseados nas leis de degrada o f sica dos componentes ou sistemas sujeitos a avaria e s o aplicados a sistemas repar veis que seguem um Processo de Poisson N o Homog neo NHPP importante conhecer se o que d in cio ao processo que condi es ambientais o podem acelerar ou potenciam o seu desenvolvimento e como estas condi es conduzem avaria de um dado componente Tamb m h que controlar as formas pelas quais se consegue parar ou normalmente diminuir a taxa de progress o dos efeitos associados Com base no conhecimento do processo de deteriora o dominante e da respectiva taxa de degrada o podem se fazer previs es sobre a vida do bem analisado A aplica o deste tipo de modelos a certos componentes pode prever o seu comportamento com uma margem de erro relativamente pequena tornando se mais dif cil quando se trata de equipamentos ou sistemas complexos Nestes casos n o poss vel definir qual o processo de deteriora o determinante e a aplica o destes modelos tamb m n o permite o tratamento simult neo de v rios processos salvo se houver um modo de avaria bem definido e predominante que se sobreponha a todos os outros Pereira 1996 Os modelos estat sticos s o modelos de fiabilidade que recorrem ao conhecimento de
118. IA D N O H ENERGIA RED N O H ENERGIA INVERSOR FALHA Figura 2 19 Exemplo de uma An lise de rvore de Acontecimentos Os resultados num ricos dos estudos probabil sticos de seguran a PSA Probabilistic Safety Assessment dependem da informa o ou dados relativos fiabilidade e dos m todos usados na an lise Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 77 Cap tulo II Conceito RAMS Hauptmanns 2009 mostra no seu trabalho como os resultados variam quando se disp e de conjuntos de dados distintos e se opta por diferentes crit rios de sucesso para os sistemas de seguran a de uma instala o O mesmo autor mostra noutro estudo Hauptmanns 2008 o impacto dos dados de fiabilidade nos c lculos probabil sticos de seguran a De facto as bases de dados de fiabilidade assim como a informa o referente s taxas de avarias podem servir de ponto de partida para uma melhoria da seguran a Keren et al 2003 Sorensen 2002 mostra numa interessante compila o a evolu o do termo cultura de seguran a e a rela o entre cultura de seguran a e a seguran a das opera es na produ o de energia nuclear e outras tecnologias potencialmente perigosas Segundo este autor os atributos de uma cultura de seguran a incluem uma boa organiza o das comunica es e da forma o e uma gest o empenhada na tem tica
119. II as medidas de preven o visam reduzir a probabilidade de ocorr ncia de inc ndio Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 154 Industriais de Risco Elevado Capitulo V Metodologia Proposta 5 2 Metodologia RODS Tal como referido no capitulo anterior assume se que as duas fases em estudo nomeadamente a an lise da disponibilidade quando solicitado e a fiabilidade em servi o s o teoricamente independentes at determinado momento Para justificar esta afirma o clarifica se de seguida o conceito de independ ncia para qualquer que seja o tipo de barreira de seguran a em estudo Como bvio o equipamento permanece o mesmo com os mesmos subsistemas e componentes e existe uma clara rela o em termos funcionais entre as duas fases uma vez que uma falha do equipamento na primeira fase inibe qualquer expectativa de sucesso referente segunda No entanto como os dois tipos de an lise incidem sobre aspectos e estados diferentes do funcionamento do equipamento com modos de falha em alguns casos distintos e valores dos par metros em an lise por vezes bastante diferentes a l gica subjacente ao tratamento da fiabilidade global das barreiras de seguran a justifica a independ ncia no tratamento das fases No c lculo da fiabilidade global assume se que o insucesso de qualquer uma das fases provoca a falha da barreira de seguran a Assim de acordo com o enq
120. III Risco 3 4 1 Factores a considerar no risco de inc ndio A descoberta do fogo permitiu ao Homem dar um salto no progresso da civiliza o sendo porventura uma das maiores descobertas da Humanidade Infelizmente quando n o se consegue controlar essa fonte de energia ocorre um inc ndio deixando o fogo de ser encarado como um bem fundamental e passando a transformar se numa preocupa o por vezes fatal para a vida humana e catastr fica para a sociedade Um inc ndio o resultado de uma combust o ou v rias fazendo necessariamente parte da s mesma s tr s componentes os materiais combust veis o comburente oxig nio e a energia de activa o Esta simultaneidade de factores nas devidas propor es e de forma n o controlada pode transformar se numa trag dia Assim a preven o e o combate aos inc ndios passa pela separa o ou controlo destes factores ou pela elimina o de algum deles O objectivo principal da seguran a contra inc ndios a salvaguarda das vidas humanas Al m deste objectivo outros poder o surgir nomeadamente e Facilitar a interven o dos meios de socorro exteriores e Proteger os bens materiais com prioridade para as edifica es vizinhas e Promover a continuidade das actividades De uma forma geral e de acordo com a teoria cl ssica o risco de inc ndio potencialmente presente em determinada instala o pode ser apresentado como o produto de dois factores a probabili
121. INDISPONIBILIDADE GLOBAL PROBABILIDADE DE FALHA DO SISTEMA EM OPERA O L FIABILIDADE GLOBAL DA BARREIRA DE SEGURAN A Figura 5 2 Metodologia RODS Reliability Of Dormant Systems Desta forma o desenvolvimento do trabalho ser dedicado determina o da probabilidade de transi o do sistema do estado dormant para o estado de opera o focalizando a disponibilidade da barreira quando esta solicitada correspondendo zona sombreada da Figura 5 2 adiante designada por primeira fase De acordo com o esquema apresentado a primeira fase da Metodologia RODS engloba as seguintes tarefas Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 156 Industriais de Risco Elevado Capitulo V Metodologia Proposta 1 Defini o da barreira de seguran a 1 1 Descri o do comportamento da barreira de seguran a quando solicitada 1 2 Identifica o dos componentes de suporte ou arranque 1 3 Identifica o dos componentes de suporte n o monitorizados 1 4 Identifica o dos modos de falha ou acontecimentos relativos aos componentes de suporte n o monitorizados 1 5 Defini o das periodicidades referentes s actividades de Manuten o testes ou ensaios da barreira de seguran a 2 Constru o de uma rvore de Falhas 2 1 An lise qualitativa da rvore de Falhas 2 2 An lise quantitativa da
122. MINAL 1 PONTO DE SOBRECARGA Percentagem de press o total P Percentagem de press o nominal 4 POT NCIA M XIMA ABSORVIDA 0 wo 140 xQ Percentagem de capacidade Q Percentagem caudal nominal Figura 6 3 Curvas caracter sticas segundo NFPA 20 e Cepreven Como estes sistemas de protec o contra inc ndios n o s o usados com frequ ncia a nica forma de verificar potenciais problemas atrav s de testes de rotina e de inspec es Um exemplo referente aos problemas que poder o ocorrer numa central de bombagem a perda de uma das fases na alimenta o do motor devido por exemplo queda de um raio pico de tens o ou algo semelhante que danifique um dos condutores Nesta circunst ncia a bomba rodava muito lentamente at avaria do motor ou do controlador Os equipamentos mais modernos j informam desta situa o ou da invers o de fase mas muitos equipamentos que se encontram instalados n o possuem monitores de fase podendo ser danificados por um qualquer pico de tens o A NFPA 25 Inspec o Testes e Manuten o de Sistemas Hidr ulicos de Protec o Contra Inc ndio 2002 embora sem provar cientificamente como se determinam os valores apresentados especifica A frequ ncia dos testes Como devem ser feitos os testes O que deve ser registado Que formul rios devem ser usados para registar os resultados Por exemplo as bombas de inc ndio devem ser t
123. Norsok Standard Naval Surface Warfare Center Offshore Reliability Data Ordem de Trabalho Piping and Instrumentation Diagram Priority AND Probability of Failure On Demand Preliminary Hazard Analysis Petri Nets Redes de Petri Probabilistic Risk Assessment Probabilistic Safety Assessment Quantitative Risk Assessment Quadro Repetidor de Sinais Rome Air Development Center Reliability Availability and Maintainability Reliability Availability Maintainability and Safety Reliability Availability Maintainability Safety and Costs Reliability Block Diagram Root Cause Analysis Rede de Inc ndios Armada Rate of Ocurrence of Failures Reliability Of Dormant Systems X Y RRR SADI SEQ SFF SFL SIL SIS TESEO THERP WSP ZBDD Rapid Risk Ranking Sistema Autom tico de Detec o de Inc ndios Sequential Enforcing Safe Failure Function Sequential Failure Logic Safety Integrity Level Safety Instrumented System Technique for Empirical Simulation of Errors in Operations Technique for Human Error Rate Prediction Time To Failure Time To Repair Underwriters Laboratories Valor de Prova Warm Spare Zero Supressed Binary Decision Diagrams xxi xxii L STA DE FIGURAS Figura 2 1 Representa o em V do ciclo de vida dos SisteMaS cceeeeeeeeeeeeeeees 9 Figura 2 2 Curva da banheira t pica wivicecivesivesvcxsiesicexwiisvdcesieiitvevacsieeavicasaeessisiwexv
124. Poisson Homog neo HPP se a distribui o em causa a exponencial negativa caracterizada por uma fun o de risco constante Desta forma a sequ ncia cronol gica dos tempos at avaria deixa de ter import ncia para a an lise Esta uma caracter stica que se verifica durante o per odo de vida til dos bens repar veis Se N t for o n mero de avarias ocorridas at ao instante t a taxa de avarias ou taxa de ocorr ncia de falhas de um sistema ROCOF definida como sendo a derivada em ordem ao tempo do n mero esperado de falhas at ao instante t De acordo com a representa o da curva da banheira da Figura 2 4 referente ao comportamento t pico da taxa de avarias para bens repar veis a dura o do per odo de vida til pode ser influenciada por factores como o tipo de controlo de qualidade e pol tica de manuten o aplicados assim como pelo n vel de solicita es exigido Assim estes factores ir o condicionar o comportamento da taxa de avarias conforme ilustrado na Figura 2 7 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 38 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS Altas solicita es t Manuten o deficiente Controlo de qualidade Manuten o excelente excelente Baixas solicita es Figura 2 7 Influ ncia de alguns factores na taxa de avarias 2 3 7 3 Tempo m dio de vida Outro
125. R COPPIT D W SULLIVAN K J amp DUGAN J B 1999 Bridging the gap between Fault Tree Analysis Modeling Tools and the Systems being Modeled Proceedings of the 1999 Reliability and Maintainability Symposium pp 105 111 MARSEGUERRA M ZIO E amp MARTORELL S 2006 Basics of genetic algorithms optimization for RAMS applications Reliability Engineering amp System Safety Vol 91 pp 977 991 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 220 Industriais de Risco Elevado Refer ncias MARTINEZ E 1984 Storage Reliability with Periodic Test Proceedings of Annual Reliability and Maintainability Symposium pp 181 185 MARTORELL S VILLANUEVA J F CARLOS S NEBOT Y SANCHEZ A PITARCH J L amp SERRADELL V 2005 RAMS C informed decision making with application to multi objective optimization of technical specifications and maintenance using genetic algorithms Reliability Engineering amp System Safety Vol 87 pp 65 75 MARTORELL S SANCHEZ A amp CARLOS S 2007 A tolerance interval based approach to address uncertainty for RAMS C optimization Reliability Engineering amp System Safety Vol 92 pp 408 422 MESHKAT L DUGAN J amp ANDREWS J D 2000 Analysis of safety systems with on demand and dynamic failure modes iodic Test Proceedings of Annual Reliability and Maintainability Symposium pp 14 21 MI L HDBK 217F 1991 Relia
126. S UNIDADES PARA TODAS OU LOTES LOTES SELECCIONADOS TESTE SELECCIONADOS PRAZOS LONGOS PRAZOS CURTOS PRAZOS CURTOS MEDIOS 4 4 t t ENSAIOS ALTAMENTE QUALITATIVOS EE DE QUANTITATIVOS VISUALIZA AO FIABILIDADE FIABILIDADE EM USO eg q J q n d Figura 2 5 Aplica es t picas de ensaios Fonte Pallerosi 2007c O objectivo dos ensaios altamente acelerados HALT o de visualizar prov veis modos de falha e efeitos de forma a corrigi los ou seja basicamente demonstrar como o produto se degradaria com o uso Este tipo de ensaios promove uma alta degrada o nas amostras sendo por isso algumas vezes referenciados como testes de elefante ou de tortura Os ensaios acelerados ALT assentam em duas condi es b sicas Pallerosi 2007c 1 As solicita es aplicadas s o maiores que as normalmente exigidas na utiliza o normal do produto As solicita es n o devem alterar significativamente os modos os efeitos e a criticidade das falhas Os objectivos dos ensaios acelerados s o Permitir o r pido desenvolvimento de novos produtos e tecnologias Testar e adoptar rapidamente novas tecnologias e produtos dispon veis no mercado Testar produtos mais complexos com mais componentes com maior probabilidade de avaria Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 33
127. Universidade do Porto FEUP Engenharia UTILIZACAO DA METODOLOGIA RAMS NA ANALISE DE BARREIRAS DE SEGURANCA DE INSTALACOES INDUSTRIAIS DE RISCO ELEVADO Jos Augusto da Silva Sobral Disserta o apresentada na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto para obten o do t tulo de Doutor Orientador Prof Doutor Luis Ant nio de Andrade Ferreira PORTO 2010 Existe o risco que voc n o pode jamais correr e existe o risco que voc n o pode deixar de correr Peter Drucker A parte que ignoramos muito maior que tudo quanto sabemos Plat o A minha esposa Ana Luisa e aos meus filhos David Alexandre e Ana Sofia minhas grandes fontes de motiva o Resumo Nas sociedades modernas cada vez mais not ria a necessidade de controlar ou gerir o risco Esta preocupa o encontra se presente nas mais diversas actividades abrangendo reas desde as simples quest es pessoais e quotidianas at s mais complexas e exigentes instala es industriais Em mat ria de seguran a podemos actuar no campo da preven o ou no campo da protec o No primeiro caso estamos a diminuir a probabilidade de ocorr ncia de um determinado acontecimento indesej vel enquanto no segundo os esfor os v o no sentido de diminuir ou mitigar as consequ ncias desse mesmo acontecimento Na realidade por muita preven o que se possa fazer nunca se consegue evitar por completo a ocorr ncia de determinad
128. Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 255 Anexo IV Fiabilidade de Sistemas F t 1 R t 1 R0 A4 2 Assumindo saber se a distribui o referente a cada componente e a express o relativa a fiabilidade para cada distribui o descrita em par grafos anteriores poss vel determinar a fiabilidade do sistema atrav s da express o A4 1 A4 2 Sistemas Paralelo Num sistema paralelo s ocorre a falha do sistema quando todos os seus componentes avariarem Tamb m dito de outra forma pode se afirmar que um sistema com componentes exclusivamente em paralelo ter sucesso enquanto pelo menos um dos seus componentes o tiver Um sistema paralelo poder ser representado conforme Figura A4 2 Figura A4 2 Sistema com arranjo l gico tipo Paralelo Activo Para um sistema paralelo activo a fiabilidade do sistema dada por R 1 E0 1 80 5 0 5 0 A4 3 i l Sendo a sua probabilidade acumulada de falha calculada atrav s da seguinte express o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 256 Industriais de Risco Elevado Anexo IV Fiabilidade de Sistemas F t RO R0 0 F 0 14 4 Neste tipo de sistema designado como paralelo activo pressup e se que todos os componentes que se encontram no arranjo l gico se encontram a funcionar
129. V lvula de Corte BE VC5 V lvula de Corte MD RC Reservat rio de Combust vel CR Cone de Redu o Exc ntrico QE1 Quadro El ctrico BA BE QE2 Quadro El ctrico MD Figura 6 7 Esquema simplificado do subsistema de aspira o RH BA Bomba Auxiliar jock MP PS2 PS3 PS4 PS5 iliar jockey BE Bomba El ctrica Principal cP A 4 4 vc l7 3 E i A E MD Motobomba Diesel cc I gt RH Reservat rio Hidropneumatico 7 p gt 3 CC Colector de Compress o aa SE Ea ve ve Ve VR V lvula de Reten o Psi VR vet vr VC Valvula de Corte MP Man metro de Press o BA VSlo PS1 Pressostato de Arranque Paragem BA BE PS2 Pressostato de Arranque BE PS3 Pressostato de Seguran a BE PS4 Pressostato de Arranque MD PS5 Pressostato de Seguran a MD RC Reservat rio de Combust vel VS V lvula de Seguran a CP Circuito de Provas QE1 Quadro El ctrico BA BE QE2 Quadro El ctrico MD QGBT Quadro Geral de Baixa Tens o Do QGBT Figura 6 8 Esquema simplificado do subsistema de compress o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 188 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia
130. a de Weibull a Normal ou a Lognormal Desta forma para modelar e avaliar sistemas com valores para as transi es que sejam vari veis no tempo dever se o registar nos arcos do modelo de Markov os par metros relevantes referentes s taxas de avarias e avaliar o sistema para os diferentes tempos de an lise pretendidos Manian et al 1999 As rvores de Falhas est ticas expressam os crit rios de falha em termos de combina o de acontecimentos enquanto nas rvores de Falhas din micas o crit rio da falha se refere combina o dos acontecimentos e a sua ordem de ocorr ncia Os Diagramas de Decis o Bin ria BDD n o podem ser usados para resolver rvores de Falhas din micas Por outro lado transformar ou converter grandes rvores de Falhas numa Cadeia de Markov tamb m n o muito pr tico uma vez que tal como referido anteriormente o tamanho deste modelo aumenta exponencialmente aumentando tamb m o tempo para encontrar a sua solu o Uma solu o eficiente consiste no uso das duas t cnicas de forma equilibrada usando uma abordagem modular convertendo uma rvore de Falhas FT para uma MC apenas se existir uma ou mais portas din micas Se existirem apenas portas est ticas toda a FT convertida para um BDD Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 61 Cap tulo II Conceito RAMS Na pr tica constata s
131. a detectar estes m dulos numa FT entre os quais se destaca o algoritmo proposto por Dutuit amp Rauzy 1996 Devido ao potencial valor da modula o de rvores de Falhas din micas esta metodologia tem vindo a ganhar a aten o dos profissionais da fiabilidade que Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 62 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS normalmente trabalham com sistemas de seguran a cr ticos n o se ficando apenas pelos projectos de investiga o O primeiro passo da metodologia apresentada por Amari et al 2003 id ntico ao apresentado por Gulati amp Dugan 1997 ou seja a identifica o dos m dulos independentes de uma FT De referir que na an lise de rvores de Falhas as sub rvores est ticas podem conter probabilidades de falha constantes independentes do tempo ou seguir uma distribui o exponencial e que as din micas apenas suportam a distribui o exponencial para os tempos para a avaria Relativamente s rvores de Falhas s o referidos seis tipos de portas din micas para al m das tr s portas est ticas AND OR e K N tradicionais S o elas A porta de depend ncia funcional FDEP As portas de sobressalentes Cold Hot e Warm CSP HSP e WSP A porta AND Priorit rio PAND A porta de sequ ncia for ada SEQ A Tabela 2 3 mostra a simbologia de portas l gicas usada em rvor
132. a do insucesso u pelo produto da intensidade 4 pela indisponibilidade da barreira de seguran a Q t obtem se a uu m probabilidade de obter n situa es cr ticas Nc t atrav s da express o 4 46 Pr Nc t n bow e 201 paran o 1 4 46 n Sendo o n mero m dio de situa es cr ticas no intervalo 0 t dado por Ne t 0 t 4 4 47 Referindo como exemplo o caso do detector de inc ndio descrito no paragrafo 4 5 2 e assumindo que em m dia ocorrem 7 64x10 inc ndios por hora para o tipo de edif cio dimens o ou situa o particular Lin 2005 pode se determinar a probabilidade de ocorrer 1 uma situa o cr tica em cada per odo de tempo entre testes ou ensaios trimestre I 64x10 x2 30x107 x2190 E 77842107 x2 30x107 x2190 3 85x10 1 Pr Nc t 1 Correspondendo assim a uma probabilidade de cerca de 0 04 Ainda de acordo com a express o 4 47 ocorrer o por ano uma m dia de 0 0015 situa es cr ticas ou seja simultaneidade de um acontecimento acidental inc ndio e indisponibilidade da barreira de seguran a 4 7 Conclus es do Cap tulo No presente cap tulo pretendeu se mostrar as particularidades inerentes aos bens que se encontram no estado dormant come ando especificamente por definir os v rios Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 151 Cap tulo
133. a fiabilidade da barreira de seguran a seria alcan ado usando a probabilidade condicional ou seja calculando a probabilidade de sucesso para uma miss o segunda fase dado o equipamento estar dispon vel quando solicitado primeira fase Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 213 Cap tulo VII Conclus es e Trabalhos Futuros Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 214 Industriais de Risco Elevado Refer ncias REFERENCIAS ADAMYAN A amp HE D 2002 Analysis of sequential failures for assessment of reliability and safety of manufacturing systems Reliability Engineering amp System Safety Vol 76 pp 227 236 AMARI S DILL G amp HOWALD E 2003 A New Approach to Solve Dynamic Fault Trees IEEE Reliability and Maintainability Symposium pp 374 379 ANDREWS J D amp MOSS T R 2002 Reliability and Risk Assessment Second Edition Professional Engineering Publishing Limited ISBN 1 86058 290 7 London UK ANDREWS J D amp BARTLETT L M 2005 A branching search approach to safety system design optimisation Reliability Engineering amp System Safety Vol 87 pp 23 30 ANGADI S V JACKSON R L SHOE S FLOWERS G T SUHLING J C CHANG Y HAM J amp BAE J 2009 Reliability and life study of hydraulic solenoid valve Part 2 Experime
134. a onde os mesmos ocorreram que se situa em cerca de 117 809 m d uma taxa de 1 34x10 inc ndios m por ano a mais alta relativamente a outro tipo de edif cios como residenciais lojas edif cios p blicos e outros tamb m estudados no referido trabalho Assim conseguir se estimar a probabilidade de inc ndio para um determinado tipo de edif cio atrav s das correspondentes taxas de inc ndio encontradas De acordo com Orbeck 1990 em termos de fontes de igni o respons veis por inc ndio ou explos es em edif cios comerciais citando um relat rio da FM Factory Mutual Corp pode se encontrar cabe a as causas el ctricas a que correspondem cerca de 271 9 milh es de d lares de perdas por ano Tillander 2004 efectuou um estudo de an lise de risco de inc ndio em edif cios suportada numa base de dados nacional Pronto sobre acidentes na Finl ndia desde 1996 obtendo assim nova informa o sobre riscos de inc ndio e apresentando m todos quantitativos para avalia o O uso de informa o estat stica neste caso um bom meio para tentar caracterizar inc ndios Este estudo centra se na frequ ncia de igni es perdas econ micas e opera o do departamento de seguran a nestas situa es A frequ ncia de igni o tem origem no levantamento da rea total do piso para cada categoria diferente de edif cios Os par metros e os coeficientes de seguran a parciais do modelo foram estimados para tr s grupos d
135. a tomada de decis es Desta forma o exposto no presente cap tulo surge como a base te rica ou de partida para o pr ximo cap tulo que pretende ser um complemento do actual e onde se inclui uma aplica o pr tica da Metodologia RODS a uma barreira de seguran a espec fica enquadrada na tem tica da seguran a contra inc ndios Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 167 Capitulo V Metodologia Proposta Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 168 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Capi TULO VI APLICACAO DA METODOLOGIA 6 1 Introdu o De forma a verificar a primeira fase da metodologia proposta no Capitulo V Metodologia RODS foi seleccionado para o presente estudo um equipamento que assume um papel fundamental na diminui o do risco de inc ndio sendo respons vel por colocar nos meios de combate de primeira interven o bocas de inc ndio tipo carretel ou bocas de inc ndio angulares de escada ou nos sistemas autom ticos sprinklers aquele que considerado o mais frequente e melhor agente extintor devido sua abund ncia custo e caracter sticas f sicas para o combate ao fogo a gua Na maioria dos casos o efeito pretendido o de arrefecimento que se torna mais importante quanto maior for a superf cie exposta
136. abilidade de no instante t o componente n o se encontrar a funcionar igual probabilidade de falha antes desse tempo t ou seja a probabilidade acumulada de falha F t Zio 2007 Assim a indisponibilidade instant nea de um componente n o repar vel igual sua fun o acumulada de falha q t F t 4 1 Logo a sua disponibilidade sera dada por a t 1 q t R t 4 2 De referir que no caso de bens reparaveis monitorizados continuamente se assumir que a sua repara o se inicia logo ap s a ocorr ncia da avaria Nesta situa o necess rio tamb m definir o modelo probabil stico que descreve a dura o do processo de repara o onde g t representa a fun o densidade de probabilidade de repara o ou recoloca o em servi o 4 5 1 Falhas ocultas Como referido anteriormente os sistemas de seguran a encontram se normalmente numa situa o adormecida dormant at ocorr ncia do acidente na instala o altura em que s o solicitados para operar A nica forma de ter conhecimento da exist ncia de qualquer avaria em componentes n o monitoriz veis ser atrav s da realiza o de testes ou ensaios onde as falhas ocultas ser o reveladas Para um bem nestas condi es sujeito a testes ou ensaios peri dicos a indisponibilidade instant nea uma fun o peri dica do tempo Neste caso podemos recorrer indisponibilidade m dia como Ver Cap tulo II Conceito
137. abilidade tenta responder utilizando para isso ferramentas matem ticas designadas por modelos estat sticos A informa o referente vida de componentes rg os subsistemas ou sistemas tem a ver com a dura o ou per odo de tempo de opera o bem sucedida ou o tempo decorrido at se verificar determinada avaria Neste momento interessa desde j ressalvar dois aspectos importantes que podem ajudar na clarifica o de alguns conceitos que s o descritos ao longo do texto do presente trabalho nomeadamente A no o de tempo que pode ter v rias interpreta es e v rios tipos de unidades de medida podendo ser expresso em horas ciclos quil metros n mero de actua es etc havendo a necessidade de definir e clarificar bem estas unidades de medida em qualquer estudo que se efectue Qualquer informa o desta natureza poder ser tratada em termos de an lise e previs o de comportamento como uma an lise de dados de vida de um determinado bem A diferen a entre falha e avaria que muitas vezes referida indistintamente mas que de acordo com a NP EN 13306 2007 dever ser utilizada de forma adequada Deste modo ao longo do trabalho os dois termos ser o usados tendo em considera o as suas defini es nomeadamente Avaria Cessa o da aptid o de um bem para cumprir uma fun o requerida Depois da avaria o bem poder estar em falha total ou parcial Avaria um aconte
138. acter stica importante a velocidade de rota o da bomba que influ ncia os valores de press o e de caudal Qualquer bomba fabricada para uma dada press o nominal e um caudal nominal velocidade nominal o que permite discutir e comparar bombas diferentes e ver qual a que mais se ajusta s necessidades espec ficas de determinada instala o Algumas considera es relacionadas com estes par metros poder o ser encontradas em documentos de refer ncia nesta mat ria tais como a NFPA 20 2003 ou a Cepreven 2006 A primeira trata se de uma Norma para a instala o de bombas estacion rias contra inc ndios tendo sido esta vers o tornada Norma Nacional Americana em Julho de 2003 Desde a forma o do Comit T cnico em Bombas Contra Inc ndio da NFPA em 1899 que esta norma tem sofrido actualiza es no sentido de se adequar e abranger novos desenvolvimentos nesta rea A Cepreven apesar de ser de origem espanhola tem grande procura e aceita o no nosso pa s talvez motivado pelo custo excessivo pago por uma certifica o passada por um reconhecido organismo norte americano para atestar a conformidade com a NFPA 20 Hoje em dia estas barreiras de seguran a podem ainda ser constru das tendo em conta outras especifica es como a CEA 4001 2009 ou a EN12845 2009 N o contabilizando as centrais de bombagem n o normalizadas instaladas actualmente em Portugal a maioria com cerca de 67 a maior parte dos restantes s
139. ade de sucesso em fun o dessa frequ ncia 6 3 1 Defini o da barreira de seguran a fun o e constitui o De acordo com a Metodologia RODS e complementando a descri o efectuada nos par grafos anteriores considere se uma central de bombagem de gua contra inc ndios Este equipamento ser estudado de uma forma generalizada tendo em vista um equipamento espec fico mas sem ser baseado em nenhuma instala o real e concreta A barreira de seguran a em estudo encontra se inserida num sistema global de protec o ou combate a inc ndios tendo como fun o colocar a press o e caudal necess rios em duas redes distintas nomeadamente numa Rede de Extin o Autom tica sprinklers e numa Rede de Inc ndio Armada RIA A barreira de seguran a em estudo constru da de acordo com a Norma Cepreven 2006 e composta por uma electrobomba auxiliar jockey uma electrobomba principal e uma motobomba diesel al m de todos os equipamentos e dispositivos inerentes a um equipamento desta natureza Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 185 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia De acordo com a norma seguida as duas bombas principais el ctrica e motor diesel s o de arranque autom tico por meio de pressostatos mas de paragem exclusivamente manual A electrobomba auxiliar jockey de caudal inferior tem como fun
140. ado com a classifica o das barreiras de seguran a distingue entre fun es de seguran a criticas prim rias secund rias e terci rias correspondendo a sistemas t cnicos f sicos a actividades realizadas para manter as fun es prim rias e sistemas de gest o respectivamente Similarmente a esta classifica o aparecem outros estudos onde estas mesmas designa es apresentam descri es com pequenas adapta es Sklet 2006 LC ou nivel de confian a um valor ligado fiabilidade da barreira de seguran a sendo inversamente proporcional probabilidade de falha quando solicitado Para o n vel de confian a da barreira assume se um valor id ntico ao SIL Safety Integrity Level descrito mais frente no presente cap tulo Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 104 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco 3 3 2 Classifica o dos sistemas de seguran a Normalmente os sistemas de seguran a s o distinguidos em dois tipos fundamentais barreiras f sicas e barreiras n o f sicas ou eventualmente num terceiro tipo resultante da combina o dos dois tipos anteriores Outro tipo de classifica o apresentado Sklet 2006 diferenciando entre barreiras f sicas t cnicas e administrativas em que as primeiras se referem a sistemas concebidos no projecto de constru o as barreiras t cnicas s o sistemas que actuam quando o perigo s
141. ais de Risco Elevado 269 Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 270 Industriais de Risco Elevado Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Relex File Name PhD Thesis Sobral v1 rfp Fault Tree Diagram Falha na Transmiss o de Pot ncia do Quadro El ctrico para o Motor El ctrico AI5 To Page 1 C le Falha nos Equip Cablagem entre o Q E Terminais no Motor Falha no Acoplamento Q E da Electrobomba Electromec nicos do da Electrobomba El ctrico da entre o Motor El ctrico es Principal Q E da Electrobomba Principal e o Motor Electrobomba Principal e a Bomba da Soltos Partidos Principal El ctrico Interrompida Soltos Partidos Electrobomba Principal AB5 AB6 AB9 AB7 AB8 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 271 Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 272 Industriais de Risco Elevado Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca R E Fault Tree e ex Diagram File Name PhD Thesis Sobral v1 rfp Falha dos Sensores de Press o da Electrobomba Principal AI6 Z N To Page 1 Falha no Pressostato Falha no Pressostato de Arranq
142. al 2006 e algoritmos gen ticos Martorell et al 2007 Marseguerra et al 2006 Martorell et al 2005 ou inclusivamente usando as an lises RAMS para modelar o desempenho de sistemas considerados cr ticos Sharma amp Kumar 2008 ou sistemas tolerantes falha Wang et al 2007 Coulibaly et al 2008 descrevem uma metodologia para determinar os indicadores RAMS numa fase inicial de projecto de produtos mec nicos servindo se deles para tirar vantagens competitivas Outro estudo Torres Echeverria et al 2009 mostra como tamb m nesta fase do ciclo de vida se pode optimizar um sistema instrumentado de seguran a SIS Safety Instrumented System baseado numa an lise RAMS C C Costs nomeadamente para cumprir determinados requisitos normativos Alguns dos estudos dirigem se fundamentalmente rea da manuten o com o objectivo de redu o de custos e ou riscos Baptista amp Dias 2007 Algumas variantes ao RAMS foram desenvolvidas como por exemplo num estudo onde o significado do acr nimo RAM foi modificado correspondendo a Reliability Availability and Maintenance Herder et al 2008 2 2 Import ncia da Fiabilidade e Manutibilidade na Disponibilidade e Seguran a operacional Tendo em conta todo o ciclo de vida de um bem e tendo como objectivo a tomada das melhores decis es em qualquer uma das suas fases recorre se a diversos processos quer na fase de selec o desse bem atrav s da an lise da rentabil
143. ala es 216 Industriais de Risco Elevado Refer ncias DIANOUS V amp FIEVEZ C 2006 ARAMIS project A more explicit demonstration of risk control through the use of bow tie diagrams and the evaluation of safety barrier performance Journal of Hazardous Material Vol 130 pp 220 233 DIEKEN D 2008 Inspection Testing and Maintenance of Fire Protection Systems at Electric Generating Plants Hartford Steam Boiler Inspection and Insurance Co www hsb com thelocomotive Story FullStory ST FS FIRESUP html Acedido em 14 de Agosto de 2008 DIRECTIVA MAQUINAS 1998 On the approximation of the laws of the Member States related to machinery as amended by Directive 98 79 EC Machinery Directive EC COUNCIL DIRECTIVE 98 37 EC DIRECTIVA SEVESO 1996 On the control of major accident hazards involving dangerous substances Seveso Directive EC COUNCIL DIRECTIVE 96 82 EC DORP J amp MAZZUCHI T 2005 A general Bayes weibull inference model for accelerated life testing Reliability Engineering amp System Safety Vol 90 pp 140 147 DUIJM N amp GOOSSENS L 2006 Quantifying the influence of safety management on the reliability of safety barriers Journal of Hazardous Material Vol 130 pp 284 292 DUIJM N 2008 Safety barriers diagrams as a safety management tool Reliability Engineering and System Safety Vol 94 pp 332 341 DUTUIT Y amp RAUZY A 1996 A linear time Algorithm to find Modules o
144. alysis of phased mission systems with repairable and non repairable components Reliability Engineering amp System Safety Vol 74 pp 169 180 VAURIO J K 2002 Extensions of the uncertainty quantification of common cause failure rates Reliability Engineering amp System Safety Vol 78 pp 63 69 VAURIO J K 2003 Common cause failure probabilities in standby safety system fault tree analysis with testing scheme and time dependencies Reliability Engineering amp System Safety Vol 79 pp 43 57 VAURIO J K 2005 Uncertainties and quantification of common cause failure rates and probabilities for system analyses Reliability Engineering amp System Safety Vol 90 pp 186 195 VAURIO J K 2007 Consistent mapping of common cause failure rates and alpha factors Reliability Engineering amp System Safety Vol 92 pp 628 645 VIEGAS D 2006 Perspectiva Hist rica da Luta do Homem Contra o Fogo Artigo publicado no Manual de Engenharia Seguran a Contra Inc ndios ISBN 972 99554 1 7 Bombas Grundfos Portugal VOLKANOVSKI A CEPIN M amp MAVKO B 2009 Application of the fault tree analysis for assessment of the power system reliability Reliability Engineering amp System Safety Vol 94 pp 1116 1127 WANG S JI Y DONG W amp YANG S 2007 Design and RAMS Analysis of a Fault Tolerant Computer Control System Tsinghua Science and Technology ISSN 1007 0214 21 49 Vol 12 Number S1 pp 11
145. ambientais ou noutro local possivelmente espera de manuten o Durante estes per odos os sistemas tamb m podem entrar em contacto com diversos esfor os que podem ser naturais ex humidade p temperaturas altas ou baixas etc ou induzidos devido a erro humano ex mau manuseamento Um sistema pode estar situado em v rios ambientes de n o opera o durante o seu ciclo de vida Alguns desses ambientes devem ser analisados devido possibilidade de poderem causar avarias aos sistemas enquanto outros podem ser de import ncia negligenci vel 4 2 Dormant State Nesta fase conv m clarificar o que se entende por bens no estado dormant ou adormecido e real ar as diferen as relativamente a outros equipamentos que normalmente se encontram em servi o considerado cont nuo ou quase cont nuo De acordo com um estudo do RAC Rome Air Development Center Seman et al 1988 os modos de n o opera o podem ir desde o simples armazenamento at ao estado de prontid o e alerta em que se pode encontrar um determinado bem Reportando se o referido estudo a equipamentos militares pode se constatar que o estado dormant corresponde a uma percentagem elevada de tempo relativamente a todo o ciclo de vida Neste estudo aparecem os termos critical degraded e incipient referindo se a falhas que implicam a perda total da fun o principal degrada o em alguma parte do bem garantindo no entant
146. amp Condi es Cen rio 2 Manuten o Ensaios Gerador de Emerg ncia Periodicidade Anual Manuten o Ensaios Electrobomba Principal Periodicidade Mensal Manuten o Ensaios Motobomba Diesel Periodicidade Semestral Cen rio 3 Manuten o Ensaios Gerador de Emerg ncia Periodicidade Anual Manuten o Ensaios Electrobomba Principal Periodicidade Trimestral Manuten o Ensaios Motobomba Diesel Periodicidade Trimestral Cen rio 4 Manuten o Ensaios Gerador de Emerg ncia Periodicidade Semestral Manuten o Ensaios Electrobomba Principal Periodicidade Trimestral Manuten o Ensaios Motobomba Diesel Periodicidade Semestral Cen rio 5 Manuten o Ensaios Gerador de Emerg ncia Periodicidade Anual Manuten o Ensaios Electrobomba Principal Periodicidade Mensal Manuten o Ensaios Motobomba Diesel Periodicidade Trimestral Cen rio 6 V lvula sa da do colector de compress o Indica o de posi o Assim para o Cen rio 2 a altera o das condi es face ao Cen rio 1 passa por efectuar testes ou ensaios Electrobomba Principal mensalmente em vez de trimestralmente Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 202 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia No Cen rio 3 a altera o das condi es face ao Cen rio 1 passa por efectuar testes ou e
147. and amp Hoyland 2004 Na norma francesa AFNOR X 06 501 citada por Monchy 1996 a defini o de fiabilidade dada como A caracter stica de um dispositivo expressa pela probabilidade que esse dispositivo cumpra uma fun o requerida nas condi es de utiliza o e por um per odo de tempo determinado Em todas estas defini es sobressaem alguns elementos ou palavras chave significativos e que s o comuns em praticamente toda a bibliografia consultada nomeadamente Probabilidade Fun o Condi es Tempo Estes elementos s o de grande import ncia para os estudos de fiabilidade da se dispensar nas pr ximas linhas alguma aten o aos mesmos de forma isolada Probabilidade A fiabilidade uma probabilidade essa probabilidade que caracteriza a diferen a entre equipamentos da mesma natureza A probabilidade permite nos saber o quanto a aptid o de um bem para funcionar sem falha durante um certo tempo indicando tamb m a exist ncia de um grau de incerteza associado a esse c lculo que devido em grande parte variabilidade existente em qualquer ramo da Engenharia A probabilidade uma quantifica o subjectiva da incerteza para suportar uma decis o Fun o Antes do in cio de qualquer estudo de fiabilidade deve se definir bem aquilo que se chama desempenhar uma fun o e indicar de que fun o se trata O n vel em que essa fun o desempenhada pode ser def
148. and Risk Assessment Prentice Hall Inc ISBN 0 13 772251 6 New Jersey USA HERDER P M LUI K J A amp BRUIJ NOOGE J 2008 Industrial application of RAM modelling Development and implementation of a RAM simulation model for the Lexan plant at GE industrial Plastics Reliability Engineering amp System Safety Vol 93 pp 501 508 HOKSTAD P amp FROVIG A 1996 The modelling of degraded and critical failures for components with dormant failures Reliability Engineering amp System Safety Vol 51 pp 189 199 HOLLNAGEL E 1998 The State of Human Reliability Analysis Cognitive Reliability and Error Analysis Method CREAM Elsevier ISBN 978 0 08 042848 2 Amsterdam HOLLNAGEL E 2004 Barrier and acident prevention Ashgate Publishing Limited ISBN 0 7546 4301 8 Hampshire UK HOLLNAGEL E 2008 Risk barriers safety Safety Science Vol 46 pp 221 229 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 218 Industriais de Risco Elevado Refer ncias HOSTIKKA S amp KESKI RAHKONEN O 2003 Probabilistic simulation of fire scenarios Nuclear Engineering and Design Vol 224 pp 301 311 HUGHES G amp KORNOWA WEICHEL M 2004 Whose fault is it anyway A practical illustration of human factors in process safety Journal of Hazardous Materials Vol 115 pp 127 132 HURDLE E E BARTLETT L M amp ANDREWS J D 2007 System fault diagnos
149. ante quando em vazio possam possuir taxas de avarias consideradas desprez veis a fiabilidade deste sistema pode ser calculada atrav s da express o A4 10 que n o mais do que a equa o referente distribui o de probabilidade acumulada de Poisson Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 259 Anexo IV Fiabilidade de Sistemas R t e yor A4 10 Considerando A1 2 ApcaZApcd A2v 0 Nas condi es enunciadas anteriormente e que permitiram utilizar a express o A4 10 no c lculo da fiabilidade de dois componentes pode se generalizar a equa o para um sistema standby composto por n componentes id nticos atrav s da express o da probabilidade acumulada de Poisson onde se podem aceitar um m ximo de n 1 avarias R t yoo eS A4 11 A4 4 Sistemas mistos Os sistemas mistos tamb m designados de compostos ou combinados correspondem a sistemas constitu dos por componentes que se encontram em s rie e outros componentes associados em paralelo A Figura A4 5 mostra um exemplo de sistema misto 4 4 _1 27 gt 3 5 5 6 6 Figura A4 5 Sistema com arranjo l gico misto Neste caso a determina o do valor da fiabilidade do sistema ter por base os subsistemas tipo s rie e tipo paralelo calculados individualmente tal como indica
150. arreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 129 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Opera o desnecess ria na aus ncia de qualquer solicita o designada por falha segura n o estudadas nesse trabalho Os autores referem tamb m que normalmente os estudos de fiabilidade de sistemas de protec o apenas t m em considera o as falhas em servi o subestimando assim a fiabilidade do sistema Desta forma para se obterem resultados mais reais as falhas ocultas dever o tamb m ser consideradas nestes estudos uma vez que este tipo de equipamentos de protec o tende a ficar no estado de standby por largos per odos de tempo Assume se que as anomalias encontradas num sistema aquando das inspec es s o resolvidas tipificando modelos de repara o perfeita ficando o sistema num estado designado na literatura anglo sax nica como as good as new Tamb m se assume que os tempos at avaria seguem uma distribui o exponencial justificada em termos te ricos por um processo de renova o Este tipo de processo tem lugar quando um n mero de situa es individuais combinam para formar um processo global denominado um processo super imposto O processo global tende para um Processo de Poisson Homog neo mesmo que as vari veis individuais n o sejam necessariamente independentes e identicamente distribu das Motta amp Colosimo 2002 Zang et al 2006 ref
151. artida de benef cio A Toler vel se o custo da redu o do risco exceder a melhoria alcan ada Regi o Aceit vel n o necess rio trabalho detalhado para demonstrar ALARP Necess rio manter assegurado que o risco permanece neste n vel Risco Negligenci vel Figura 3 4 Princ pio de aceita o ALARP Fontes NP EN 50126 2000 Rausand amp Hoyland 2004 3 2 2 Gest o do Risco Quando se fala de gest o de risco parte se do pressuposto que essa mesma gest o eficaz quando se conseguem manter os n veis de risco dentro de limites considerados aceit veis Na avalia o do risco verifica se onde o mesmo se situa podendo falar se de risco insignificante toler vel ou inaceit vel Quando se refere um risco toler vel h que efectuar sempre uma compara o entre os benef cios obtidos com a sua aceita o e os custos envolvidos na sua eventual redu o Outras compara es poder o ser efectuadas dependendo do processo ou sistema em causa A gest o do risco engloba a an lise do risco e complementa a com a redu o ou controlo desse risco atrav s da tomada de decis es implementa o e monitoriza o de ac es Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 91 Capitulo III Risco Quanto elimina o do risco poder se ia dizer a partida que todos os factores de causa de acidentes perigos devem ser
152. as de Seguran a de Instala es 30 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS Muitas vezes em alternativa a amostras ou ensaios recorre se a bases de dados existentes onde constam alguns par metros fiabilisticos referentes a bens cujos elementos foram compilados por determinada entidade ou organiza o Temos como exemplo a OREDA 2002 dirigida a um sector espec fico da actividade industrial cuja inten o passa por permitir a utiliza o de dados na avalia o e melhoria da seguran a e fiabilidade nas ind strias de petr leo e g s explora o e produ o O projecto OREDA foi iniciado em 1981 em coopera o com o Norwegian Petroleum Directorate cujo objectivo inicial era a recolha de informa o fiabilistica de equipamentos de seguran a Em 1983 a organiza o envolveu um grupo de v rias companhias petrol feras e alargou o seu campo de recolha de dados a outros tipos de equipamentos Apesar da cobertura ser fundamentalmente sobre instala es offshore algumas instala es onshore de petr leo e g s tamb m foram consideradas O objectivo principal do projecto OREDA contribuir para uma melhoria da seguran a e efic cia de custos do projecto e opera o de instala es de petr leo e g s atrav s da recolha e an lise de informa o sobre a manuten o e opera o criando uma base de dados fiabilisticos de alta qualidade assim como a troca de tecnologia RAMS entre as empresas pa
153. as diferentes fontes de incerteza estejam explicitamente reflectidas nos resultados finais Estes autores tamb m descrevem dois tipos de incertezas e Incertezas da informa o incertezas referentes aos par metros usados num modelo particular O seu impacto determinado por rotina pela propaga o das incertezas atrav s do modelo por exemplo atrav s de simula es de Monte Carlo Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 93 Capitulo III Risco e Incertezas do modelo incertezas associadas ao pr prio modelo Mesmo que se conhe am perfeitamente os par metros do modelo obt m se imperfei es nos resultados do mesmo Em situa es onde os modelos usados fazem parte da an lise de risco estas incertezas s o conhecidas 3 2 4 Metodologias gen ricas de an lise de risco A partir do que foi descrito nos par grafos anteriores e de acordo com Tixier et al 2002 foram identificadas mais de 60 metodologias de an lise de risco per odo de observa o de 10 anos Estas metodologias poder o incluir no seu desenvolvimento tr s fases principais ou parte delas nomeadamente Fase de identifica o baseada na descri o do local Fase de avalia o para quantifica o do risco aproxima o determin stica e ou aproxima o probabil stica que nos transmite as consequ ncias dos cen rios e seus impactos Fase de
154. as situa es potencialmente perigosas Desta forma surge a necessidade de se instalarem barreiras de seguran a para fazer face a esses acontecimentos Embora demonstrada e unanimemente aceite a import ncia dos equipamentos ou sistemas denominados barreiras de seguran a verifica se no entanto uma quase inexist ncia de estudos ou an lises quanto sua fiabilidade manutibilidade ou disponibilidade neste sentido que se desenvolveu o presente trabalho recorrendo aos conceitos e filosofia da Metodologia RAMS Reliability Availability Maintainability and Safety tendo sido proposto efectuar uma nova abordagem que embora fazendo uso de t cnicas de an lise j existentes incorporasse tamb m novas ferramentas Desta forma criou se um modelo suscept vel de ser adaptado a qualquer barreira de seguran a determinando a sua probabilidade de sucesso sempre que a mesma venha a ser solicitada Assim foi criada e desenvolvida a Metodologia RODS Reliability Of Dormant Systems que permite uma an lise da indisponibilidade de determinados items necess rios na fase de arranque deste tipo de sistemas obtendo se como resultado o conhecimento do risco potencial para cada caso particular Caber depois aos t cnicos ou respons veis pela gest o das instala es definir um crit rio para aceita o do risco e no caso do mesmo n o ser toler vel criar os mecanismos que levem sua redu o Foi tamb m demonstrada a metodol
155. averiguar com detalhe quais os riscos que est o presentes O risco uma fun o da frequ ncia e das consequ ncias dos acontecimentos acidentais Muitas vezes os acidentes podem ser representados graficamente de acordo com a frequ ncia e severidade de um acontecimento A Figura 3 2 mostra um exemplo dessa representa o ACID RODOVI RIOS ACID OCUPACIONAIS ETC A FREQUENCIA LOG ACID A REOS ACID INDUST GRAVES ACID FERROVI RIOS ACID NUCLEARES CATASTROFES SEVERIDADE LOG Figura 3 2 Categorias de acidentes Fonte Rausand amp Hoyland 2004 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 89 Capitulo III Risco Quanto maior for a frequ ncia de ocorr ncia ou a severidade das consequ ncias ent o maior o risco Uma ferramenta til para descrever o risco atrav s de uma matriz A Figura 3 3 ilustra um exemplo de uma matriz de risco FREQU NCIA 1 2 3 4 5 CONSEQU NCIA POUCO REMOTO OCASIONAL PROV VEL FREQUENTE 4 CATASTR FICO 3 CR TICO 2 GRAVE 1 MENOR ACEIT VEL DE ACORDO COM O CRIT RIO ESTABELECIDO ACEIT VEL SOB DETERMINADAS CONDI ES N O ACEIT VEL NECESS RIO IMPLEMENTAR MEDIDAS DE REDU O DO RISCO Figura 3 3 Exemplo de uma matriz de classifica o do risco De referir que na execu o de uma An lise de Modos de Falha e seus
156. bilidade e manutibilidade como tamb m os aspectos organizacionais e operacionais Representa o valor da disponibilidade correspondente utiliza o real do bem ap s a ocorr ncia de falhas e recoloca es Quando se tenta estimar este valor tem que se ter em conta a dificuldade em controlar alguns tempos adicionais uma vez que os mesmos apresentam uma grande varia o devido fundamentalmente a factores externos fornecimento de bens ou servi os 2 6 Conceito de Seguran a De acordo com a MIL STD 882 C 1993 seguran a definida como a Aus ncia das condi es que podem causar morte ferimentos doen a dano ou perda de equipamento ou propriedade ou dano para o ambiente O conceito de seguran a est intimamente ligado aos outros tr s elementos do RAMS j referidos fundamentalmente quando falamos de aplica es consideradas cr ticas ou instala es de alto risco industrial se com a ocorr ncia de avarias ou indisponibilidade dos equipamentos estiverem em causa riscos para a vida humana ambiente ou factores econ micos relacionados com a perda de bens ou cessa o das actividades Dizemos que existe seguran a quando h aus ncia de risco n o aceit vel NP EN 50126 2000 Para toda a aplica o cr tica em termos de seguran a dever o adoptar se mecanismos especiais de forma a garantir que qualquer estado considerado inseguro n o ocorra Se tal acontecer o sistema dever promover uma redu o
157. bilidades para Cen rios alternativos Cen rio amp Indisponibilidade m dia Cen rio 1 0 1497 Cen rio 2 0 0534 Cen rio 3 0 1340 Cen rio 4 0 1496 Cen rio 5 0 0475 Cen rio 6 0 0684 Ap s uma breve an lise aos resultados obtidos pode se constatar que se obt m um ganho muito baixo em termos de disponibilidade quando se reduz a periodicidade dos testes ou ensaios da Motobomba Diesel de Semestral para Trimestral ou quando se reduz a periodicidade dos testes ou ensaios ao Gerador de Emerg ncia de Anual para Semestral Em contrapartida a indisponibilidade da barreira de seguran a reduzida drasticamente quando se passam os testes ou ensaios da Electrobomba Principal de Trimestral para Mensal isoladamente ou em simult neo com a altera o da periodicidade dos testes ou ensaios da Motobomba Diesel de Semestral para Trimestral Valores muito id nticos ao Cen rio 5 s o alcan ados quando se promove a altera o verifica o da v lvula de seccionamento sa da do colector de compress o Cen rio 6 A Figura 6 13 ilustra graficamente os v rios cen rios e as respectivas melhorias alcan adas Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 204 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Indisponibilidade vs Cen rios Indisponibilidade Cen rio 1 Cen rio 2 Cen
158. bility Prediction of Electronic Equipment United States of America DoD Department of Defense MI L STD 882 C 1993 System Safety Program Requirements Military Standard United States of America DoD Department of Defense MONCHY F 1996 La Fonction Maintenance Formation la gestion de la maintenance industrielle Masson ISBN 2 225 85518 8 Paris MONCHY F 2003 Maintenance M thodes et organisations 2e dition S rie Gestion Industrielle L Usine Nouv lle Dunod ISBN 2 10 007816 X Paris MOTTA S amp COLOSI MO E 2002 Determination of preventive maintenance periodicities of standby devices Reliability Engineering amp System Safety Vol 76 pp 149 154 MOUBRAY J 1997 Reliability Centered Maintenance RCM Second Edition Industrial Press Inc ISBN 0 8311 3146 2 Oxford Great Britain NAKADA M amp MI YANO Y 2009 Accelerated testing for long term fatigue strength of various FRP laminates for marine use Composites Science and Technology Vol 69 pp 805 813 NEOGY P et al 1996 Hazard and barrier analysis guidance document Rev 0 US Department of Energy DoE EH 33 Office of Operating Experience Analysis and Feedback http mentalmodels mitre org cog eng reference_documents hazard 20and 20barrier 20anal ysis 20guide pdf Acedido em 11 de Junho de 2009 NFPA 20 2003 Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection National Fire Protection Associatio
159. blagem entre o Q E da Electrobomba e o Motor El ctrico interrompida Terminais no Motor El ctrico da Electrobomba Principal Soltos Partidos Falha no Acoplamento entre o Motor El ctrico e a Bomba da Electrobomba Principal Falha no Pressostato de Arranque da Electrobomba Principal Falha no Pressostato de Seguran a da Electrobomba Principal Falha no Estator Rotor da Electrobomba Principal Rolamentos da Electrobomba Principal Gripados Agarrados V lvula de Seccionamento Sa da do Colector de Compress o Fechada Erro Humano Impulsor da Electrobomba Principal Preso Terminais dos Equip Electromec nicos no Q E da Motobomba Diesel Soltos Partidos Falha nos Equip Electromec nicos do Q E da Motobomba Diesel Falha no Acoplamento entre o Motor Diesel e a Bomba da Motobomba Diesel Falha no Pressostato de Arranque da Motobomba Diesel Falha no Pressostato de Seguran a da Motobomba Diesel Impulsor da Motobomba Diesel Preso Motor Diesel da Motobomba Diesel Gripado Agarrado Falha da Bateria A da Motobomba Diesel Falha da Bateria B da Motobomba Diesel Falha das Escovas do Motor de Arranque da Motobomba Diesel Falta de Combust vel no Dep sito da Motobomba Diesel Combust vel Congelado no Dep sito ou nas Tubagens de Ida e Retorno Combust vel Deteriorado no Dep sito da Motobomba Diesel Tubagens de Ida Retorno do Dep de Combust vel Interrompidas ou Desligadas Relativamente s periodicidades com que os ensaios e testes s o ef
160. bordagem de baixo para cima bottom up ou o ZBDD Zero Suppressed Binary Decision Diagrams baseado em Diagramas de Decis o Bin ria BDD A an lise quantitativa de uma rvore de Falhas identifica a probabilidade de ocorr ncia do acontecimento de topo e de cada conjunto de corte m nimo identificado na fase qualitativa Esta quantifica o necessita de dados de entrada para cada acontecimento situado no n vel mais baixo como as probabilidades de falha as taxas de avaria as taxas de repara o ou a frequ ncia das avarias conforme os objectivos em jogo Assim poder ser calculada a indisponibilidade ou probabilidade de falha do sistema Outro tipo de informa o que se pode extrair de uma rvore de Falhas um conjunto de medidas indicando a contribui o de cada componente para a falha do sistema tamb m designadas por medidas de import ncia Na quantifica o de uma Arvore de Falhas h que ter em conta se os acontecimentos s o independentes ou seja se n o se repetem na estrutura ou se n o h interesse em ter em conta a ordem temporal da sequ ncia dos mesmos Neste caso a probabilidade do acontecimento de topo pode ser obtida atrav s das probabilidades dos acontecimentos 1 Ver Capitulo V Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 56 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS b sicos come ando pela base da rvore Tra
161. bter sucesso nessa fase se depois o equipamento n o cumprisse a sua miss o Para se conduzir uma an lise de fiabilidade neste tipo de sistemas ter se que analisar cada uma destas fases A primeira refere se ao modo dormant enquanto a segunda diz respeito ao sistema quando este se encontra em opera o in service Isto requer uma an lise de disponibilidade dos subsistemas de suporte e uma an lise de fiabilidade dos componentes activos durante a opera o respectivamente A Figura 4 3 mostra o enquadramento desta metodologia FALHAS ON DEMAND FALHAS EM OPERA O COMPONENTES DE SUPORTE COMPONENTES ACTIVOS DISPONIBILIDADE ANALISE DE FIABILIDADE AN LISE DE gt FIABILIDADE DO SISTEMA lt Figura 4 3 Metodologia de An lise a Sistemas tipo Dormant Tal como referido anteriormente quando se falou sobre redund ncias tamb m algumas abordagens nesta rea apontam para que o estudo de bens no estado dormant e de bens em funcionamento activo seja efectuado da mesma forma apenas com a introdu o de factores de correc o nos valores referentes s taxas de avarias destes ltimos ou seja usar as taxas de avarias dos bens em opera o regular onde existe um maior conhecimento e menos incerteza e de acordo com a aplica o de um factor de deprecia o da taxa de avarias tabelado determinar a taxa de avarias de um bem Utiliza o da Metodologia R
162. bui o Weibull 1 2 ou 3 par metros Distribui o Exponencial 1 ou 2 par metros Distribui o Normal 2 par metros Distribui o Lognormal 2 par metros As defini es e respectivas equa es relativas s distribui es estat sticas anteriormente referidas podem ser encontradas na vasta literatura existente nesta rea No Anexo I apresentam se algumas considera es relativas s fun es de densidade de probabilidade de falha e de fiabilidade das distribui es mais utilizadas Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 43 Cap tulo II Conceito RAMS 2 3 9 Fiabilidade de Sistemas Pode se definir um sistema como um conjunto de componentes combinados entre si de modo espec fico correspondendo a arranjos f sicos s rie paralelo compostos complexos para atingir as fun es operacionais desejadas desempenho fiabilidade e custos que satisfa am as necessidades do utilizador final No fundo o termo sistema pode significar um equipamento ou um conjunto de componentes que prestam um determinado servi o ou cumprem uma determinada fun o Os diferentes tipos de componentes a sua quantidade qualidade e arranjos quando combinados entre si apresentam um efeito directo na fiabilidade do referido sistema No c lculo da fiabilidade de sistemas tamb m se deve ter em conta que os componentes em para
163. central de bombagem que se encontram em contacto com a gua devam ser de material apropriado de modo a prevenir a oxida o ou corros o das partes m veis O impulsor deve ser constru do em bronze ou em a o inoxid vel Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 184 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia 6 3 Caso de estudo pr tico Apesar de se tratar de uma barreira de seguran a amplamente generalizada e aplicada em todo o mundo os estudos realizados na ptica da fiabilidade n o se encontram efectuados e divulgados nas mesmas propor es Tal facto deve se fundamentalmente ao estado espec fico em que estas barreiras normalmente se encontram dormant n o proporcionando dados de vida em quantidade suficiente para o registo e tratamento e por estas barreiras n o se considerarem equipamentos fundamentais para um qualquer processo produtivo Na maior parte das instala es industriais de risco elevado estas barreiras s o obrigatoriamente vistas com o maior cuidado e aten o pelo Departamento de Seguran a ou Departamento de Manuten o No entanto esses cuidados apontam fundamentalmente para uma garantia da operacionalidade dos sistemas recorrendo para tal a uma maior frequ ncia das inspec es testes e ensaios mas sem serem efectuados os estudos subsequentes relacionados com a determina o da maior ou menor probabilid
164. ciada aos acontecimentos interm dios 198 Tabela 6 7 Indisponibilidade m dia associada aos acontecimentos b sicos 199 Tabela 6 8 Medida de import ncia Fussell Vesely cececeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaeaeaeaees 200 Tabela 6 9 Cen rios alternativos icis eee e eee eee een nee e ee eae ener eee ra eae 202 Tabela 6 10 Indisponibilidades para Cen rios alternativos ccsceceeeeee eee eeeeeeees 204 xxvii xxviii Cap tulo Introdu o Cari TULO INTRODU O 1 1 Enquadramento Desde o in cio da hist ria que a Humanidade tem sempre tentado prever o futuro com base em determinadas observa es Alguns dos m todos usados passavam por observar o voo das aves o movimento das folhas das rvores ou a cor do c u tentando da inferir ou prognosticar acontecimentos futuros Hoje em dia a Engenharia j n o necessita de tais m todos nem de bolas de cristal para prever o futuro dos seus bens Atrav s da an lise de dados de vida reais ensaios laboratoriais ou t cnicas de simula o os profissionais de fiabilidade conseguem determinar a probabilidade de componentes unidades sistemas e equipamentos poderem realizar as suas fun es durante determinadas miss es e sob condi es espec ficas sem que ocorram avarias nos mesmos Um bom diagn stico estimativa ou previsdo de avarias pode levar tomada das melhores decis es no mbito da gest o dos bens
165. cial e onde s o equacionados os v rios cen rios subsequentes poss veis de ocorrer Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 46 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS As consequ ncias de um acontecimento acidental s o determinadas pela forma como a sua progress o afectada pelas falhas posteriores na opera o das fun es de seguran a por erros humanos e por outros factores como as condi es ambientais A An lise de rvore de Acontecimentos um diagrama l gico que cobre o referido acontecimento inicial ou iniciador e toda a sequ ncia de propaga o at aos v rios cen rios ou consequ ncias finais assumindo as falhas e sucessos das fun es de seguran a que s o disponibilizadas medida que o acidente se propaga Cada acontecimento da rvore ser condicional ocorr ncia dos acontecimentos anteriores da cadeia Os resultados de cada acontecimento s o normalmente assumidos na sua forma bin ria verdadeiro ou falso sim ou n o podendo no entanto incluir multiplas sa das ex sim parcialmente n o A An lise de rvore de Acontecimentos insere se na maior parte das an lises de risco podendo ser usada como uma ferramenta de projecto para demonstrar por exemplo a efic cia de um sistema de protec o A sua informa o pode ser qualitativa quantitativa ou ambas dependendo dos objectivos da an lise Numa
166. cimento Em falha ou avariado um estado Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 12 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS Em falha Estado de um bem inapto para cumprir uma fun o requerida excluindo a inaptid o devida manuten o preventiva ou outras ac es programadas ou devida falta de recursos externos Assim ao longo do texto quando se estiver a referir a inaptid o de um bem para o cumprimento de uma dada fun o ser utilizado o termo avaria ou os termos em falha ou avariado conforme a refer ncia corresponda a um acontecimento ou um estado respectivamente Nem todas as an lises aos dados de vida s o de id ntico grau de dificuldade Repare se por exemplo a dif cil tarefa de prever para um determinado indiv duo quando ocorrer a sua morte ou o surgimento de uma doen a grave apesar de estatisticamente poder haver an lises que apontam idades m dias de vida ou probabilidades de ocorr ncia de determinada doen a consoante a idade desse mesmo indiv duo A par da necessidade de clarifica o das unidades de medida de vida tamb m necess rio definir o que constitui uma avaria para estas unidades O que pode primeira vista ser uma constata o bvia quando n o tratada de forma rigorosa poder invalidar os resultados de an lises e testes muitas vezes traduzidos por
167. com Ge Q Opera es com Ge Q Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 252 Industriais de Risco Elevado Anexo III Teoria das Probabilidades REFER NCIAS Anexo III U S NUCLEAR REGULATORY COMMISSION 1981 Fault Tree Handbook NUREG 0492 Washington Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 253 Anexo III Teoria das Probabilidades Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 254 Industriais de Risco Elevado Anexo IV Fiabilidade de Sistemas Anexo IV FIABILIDADE DE SISTEMAS A4 Fiabilidade de Sistemas A4 1 Sistemas S rie Num sistema s rie os componentes est o relacionados de tal forma que a avaria de um qualquer componente provoca a falha do sistema Dito de outra forma pode se referir que o sucesso do sistema depende do sucesso de todos os seus componentes Um sistema s rie pode ser representado graficamente conforme ilustrado na Figura A4 1 1 2043 n i n Figura A4 1 Sistema com arranjo l gico tipo S rie Para um sistema exclusivamente com componentes num arranjo l gico tipo s rie a sua fiabilidade dada por Rs t RO 0 R 0 R 0 A4 1 i l E a complementar probabilidade acumulada de falha
168. considerado aceit vel estipulado por norma ou por entidades reguladoras tudo se torna mais f cil uma vez que assim se evita que cada instala o estabele a os seus pr prios crit rios A Figura 3 9 mostra o princ pio de funcionamento das v rias camadas ou barreiras independentes e a sua influ ncia Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 111 Capitulo III Risco em termos de frequ ncia das consequ ncias finais de acordo com a PFOD de cada barreira e partindo de uma frequ ncia estimada para o acontecimento inicial LP1 LP2 LP3 PFODs y3 Frequ ncia de F3 X y1 y2 Y3 Impacto PFOD gt y gt F2 X Y1 Y2 PFOD y SUCESSO __ ees ACONTECIMENTO Fi X Yi INICIAL SUCESSO SEGURO Freq Estimada fi x SUCESSO SEGURO Figura 3 9 Conceito LOPA De acordo com Gowland 2006 as dificuldades encontradas na avalia o do desempenho das barreiras de seguran a prendem se em alguns casos com a an lise do valor de mitiga o das barreiras e o verdadeiro efeito de barreiras processuais tais como sistemas de inspec o ou gest o Ao se efectuar uma an lise total s barreiras de seguran a ter o que ser tidos em conta todos os aspectos incluindo alguns efeitos adversos que a implementa o dessas barreiras de seguran a pode acarretar tais como os inerentes custos acrescidos a necessidad
169. contrarem formas para controlar ou mitigar este tipo de acontecimento Faz se a diferencia o entre preven o e protec o enunciando os factores que contribuem para a exist ncia de risco de inc ndio apontando as medidas de protec o como forma de minimizar a gravidade das suas consequ ncias onde as barreiras de seguran a assumem papel fundamental Apresentam se algumas metodologias ou abordagens sobre o assunto quer quanto probabilidade de ocorr ncia quer quanto s suas eventuais consequ ncias Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 4 Industriais de Risco Elevado Capitulo Introdu o No Capitulo IV descrevem se as particularidades inerentes aos bens que se encontram no estado dormant como o caso das barreiras de seguran a Clarificam se as diferen as entre o que se entende por um bem em armaz m storage um bem em standby e um bem no estado dormant Analisam se as designadas falhas ocultas normalmente presentes nas barreiras de seguran a e mostra se como importante a disponibilidade deste tipo de sistemas sempre que s o solicitados assim como a sua fiabilidade durante a restante miss o dada especial aten o fase de arranque das barreiras de seguran a que se encontram no estado dormant e import ncia da periodicidade das inspec es testes ou ensaios tendo este ltimo aspecto um impacto si
170. cretamente na probabilidade de sucesso na transi o do estado dormant para o estado de opera o activa Desta forma s o apresentadas com algum detalhe as etapas que constituem a primeira fase sendo esta a principal quest o alvo de estudo no presente trabalho dada particular import ncia aos designados componentes de suporte ou arranque que n o se encontram monitorizados S o apresentados alguns pressupostos ou bases de partida para a aplica o da metodologia bem como a indica o das principais dificuldades que sobressaem da aplica o da mesma abordado com algum detalhe a constru o da rvore de Falhas e especificadas as ferramentas utilizadas na an lise qualitativa e quantitativa S o referidas outras caracter sticas da metodologia RODS como a poss vel interpreta o de outras informa es resultantes da an lise quantitativa designadas medidas de import ncia Importance Measures ou an lise de sensibilidade Sensitivity Analysis Neste aspecto s o detalhadas as medidas de import ncia Birnbaum Criticality e Fussell Vesely Neste cap tulo apresenta se uma metodologia para an lise de barreiras de seguran a at ao momento n o existente na bibliografia consultada criando desta forma uma nova abordagem ao problema Um melhor conhecimento do comportamento deste tipo de bens revela se de extrema import ncia proporcionando aos respons veis pela sua manuten o e explora o a melhor escolha n
171. cursos externos se encontra indispon vel temporariamente Estado de prontid o Estado em que o bem se encontra dispon vel mas n o em opera o como o exemplo de um componente que se encontra em standby pronto para operar Estado de reac o Estado relativo ao per odo de tempo que alguns equipamentos necessitam desde que s o activados at atingirem a sua condi o plena de opera o Estado de opera o Estado onde o bem se encontra a desempenhar correctamente as fun es requeridas A aplicabilidade destas defini es ou eventualmente de outras depende de cada equipamento em particular As situa es anteriormente referidas podem ser esquematizadas e apresentadas conforme Figura 4 1 124 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant EQUI PAMENTOS INDISPONIBILIDADE DISPONIBILIDADE CAPACIDADE OPERACIONAL ESTADO DE ESTADO CRITICO MANUTENCAO eee PREVENTIVA ESTADO DE ESTADO DE AVARIA REACCAO ESTADO DE INOP DEVIDO A RAZOES ECC ko EXTERNAS Figura 4 1 Possibilidade de estados de um bem Outro tipo de classifica o n o muito distinto do anteriormente referido apresentado na NP EN 13306 2007 onde os diferentes estados de um bem s o apresentados de ac
172. da gua ou seja quanto mais pulverizada estiver melhor ser o arrefecimento alcan ado Quando se pretender maiores alcances no combate ao inc ndio a gua dever ser aplicada sob a forma de jacto Para se poder alcan ar qualquer um dos efeitos anteriormente referidos necess rio que o flu do possua uma determinada press o O equipamento escolhido encontra se instalado na maior parte das instala es industriais hospitais edif cios escolares desportivos e administrativos assim como em alguns edif cios de habita o Trata se de Sistemas de Bombagem de gua Contra Inc ndios mais vulgarmente conhecidos como Centrais de Bombagem cuja finalidade precisamente colocar um determinado caudal press o desejada nos dispositivos de combate ao inc ndio Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 169 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Os pr ximos par grafos s o dedicados apresenta o detalhada deste tipo de sistema cujo conte do considerado fundamental para a completa compreens o da aplica o pr tica subsequente 6 2 Sistemas de Bombagem primeira vista quando falamos de sistemas de bombagem somos logo levados a pensar em processos industriais produ o No entanto nem todas as bombas se referem a esta finalidade O presente trabalho refere se a um tipo de sistema de bombagem espec fico pouco refe
173. da ao acontecimento de topo assim como as indisponibilidades individuais para os acontecimentos b sicos e acontecimentos interm dios Para o cen rio inicialmente equacionado Cen rio 1 a indisponibilidade estimada referente falha no arranque da central de bombagem de gua contra inc ndio de 0 1497 A influ ncia ou contributo de cada acontecimento b sico para o valor alcan ado foi determinada atrav s da realiza o de uma an lise de sensibilidade determinando se assim as medidas de import ncia Importance Measures nomeadamente a medida Fussell Vesely Desta forma foi poss vel confirmar que a indisponibilidade da v lvula de seccionamento referida em par grafos anteriores tem um peso de cerca de 70 da falha no arranque da central de bombagem Enquadrado na Metodologia RAMS e nos crit rios de aceita o do risco poss vel decidir se o valor de indisponibilidade 0 1497 toler vel ou n o Assumindo que o risco subjacente a esta indisponibilidade n o toler vel procedeu se simula o de v rios cen rios alternativos fazendo variar as periodicidades com que os testes ou ensaios s o realizados ou alterando algumas l gicas no procedimento operacional das interven es Desta simula o com cen rios alternativos resultam distintas indisponibilidades associadas ao acontecimento de topo Chega se conclus o que realizando alguns testes ou ensaios com periodicidades diferentes das inicialmente assumida
174. da atrav s da soma das indisponibilidades dos seus componentes individualmente 4 6 Probabilidade de ocorr ncia de uma situa o cr tica Para se determinar a probabilidade de ocorr ncia de uma situa o cr tica ter se inicialmente que definir um acontecimento acidental e a barreira de seguran a existente para fazer face a esse acontecimento Assume se que o acontecimento acidental ex fogo ocorre de forma aleat ria de acordo com um Processo Homog neo de Poisson HPP com uma intensidade o Rausand amp Hoyland 2004 S Para evitar algumas confus es n o se refere este par metro como taxa de avarias O autor refere o termo intensidade que no contexto espec fico corresponde ao n mero m dio de acontecimentos por unidade de tempo denominando se tamb m em alguma literatura por taxa de solicita o do processo process demand rate Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 150 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Desta forma uma situa o cr tica ocorre quando se d o acontecimento acidental e a barreira de seguran a se encontra indispon vel Neste momento assume se que a indisponibilidade se encontra associada apenas exist ncia de falhas ocultas De acordo com o descrito no Anexo I nomeadamente sobre a Distribui o de Poisson A1 6 substituindo a taxa m dia de ocorr nci
175. da manuten o Nesta rea das CCF muitos trabalhos cient ficos t m sido desenvolvidos A t tulo de exemplo refira se alguns estudos mais generalistas onde se pretende uma optimiza o da fiabilidade dos sistemas na presen a de avarias de causa comum Ramirez Marquez amp Coit 2007 ou casos mais espec ficos que passam por exemplo pela verifica o das limita es impostas pelas avarias de causa comum na an lise de fiabilidade de um sistema de corte de um reactor atrav s de uma rvore de Falhas Kumar et al 2005 ou ainda no c lculo de incertezas associadas s taxas das avarias de causa comum Vaurio 2005 Vaurio 2002 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 28 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS Aparecem tamb m alguns trabalhos sobre a estimativa dos par metros das avarias de causa comum baseados em testes peri dicos Lundteigen amp Rausand 2007 Barros et al 2009 ou estimativa das probabilidades de ocorr ncia dessas avarias quando se efectuam testes mistos aos componentes Kang 2009 ou quando se utiliza a an lise de rvore de Falhas FTA Vaurio 2003 Pode ser igualmente analisada uma metodologia interessante proposta por Vaurio 2007 onde se combina a informa o operacional de v rias instala es para estimar as taxas para as avarias de causa comum de uma instala o tipo 2 3 5 Modelos de fiabilidade
176. dade de insucesso relativamente pequena e n dimens o da amostra relativamente grande Carinhas 2007 A fun o densidade de probabilidade de falha para a distribui o de Poisson mono param trica u e pode ser determinada a partir da seguinte express o f y E e A1 17 r onde u taxa m dia de ocorr ncia do insucesso u n p A fun o de probabilidade acumulada de falha para a fun o discreta de Poisson dada por r N t Noen r F r A1 18 Uma das aplica es da distribui o de Poisson poder ser na rea da gest o de stocks permitindo na presen a da ocorr ncia aleat ria de avarias determinar a probabilidade dos bens em stock darem para satisfazer as respectivas necessidades de substitui o num Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 234 Industriais de Risco Elevado Anexo Distribui es Estat sticas determinado intervalo de tempo Assim procede se ao c lculo da quantidade de reservas que dever existir para se obter uma dada probabilidade de cobertura de stock ou n vel de qualidade do servi o prestado pelo armaz m A1 6 Teste de Laplace O comportamento das avarias pode ser analisado atrav s do Teste de Laplace verificando se a taxa de avarias constante ou se pelo contr rio os tempos at avaria TTF apresentam alguma tend ncia Na realidade os tempos at avaria regista
177. dade de ocorr ncia do inc ndio e a gravidade ou consequ ncias relacionadas com tal acontecimento Pode se ent o diminuir ou limitar o risco atrav s da adop o de medidas que permitam reduzir qualquer um destes factores elevando o n vel de seguran a Ao reduzirmos a probabilidade de ocorr ncia de inc ndio estamos a actuar na preven o enquanto ao procurarmos reduzir os efeitos da sua gravidade estamos no mbito da protec o Enquanto o primeiro se relaciona fundamentalmente com o tipo e quantidade de combust vel e com as fontes de igni o presentes na instala o o segundo factor tem a ver em grande escala com as medidas de protec o ou barreiras de seguran a presentes ver 3 3 e nomeadamente com a sua operacionalidade e efici ncia efic cia Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 115 Capitulo III Risco RISCO DE INC NDIO PROBABILIDADE DE OCORRENCIA GRAVIDADE DAS CONSEQUENCIAS lt d lt J dd mm TIPO DE COMBUST VEL mm MEDIDAS DE PROTEC O QUANTIDADE DE COMBUSTIVEL mm FONTES DE IGNI O Figura 3 10 Modelo gen rico de Risco de Inc ndio Em termos de probabilidade de inc ndio pode se dizer que se trata de um fen meno aleat rio afectado por in meros factores sobre o qual se t m produzido algumas abordagens e teorias Algumas dessas abordagens t
178. das duas situa es b sicas inicialmente apontadas podem se referir alguns estados complementares tais como Pallerosi 2007d Estado de incapacidade permanente Estado de um bem caracterizado por o mesmo se encontrar num estado cr tico Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 123 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Estado de incapacidade tempor ria Estado de um bem caracterizado por este se encontrar em manuten o preventiva no estado de falha ou de incapacidade por raz es externas Estado de capacidade operacional Estado de um bem caracterizado por este se encontrar no estado de prontid o de reac o ou de opera o efectiva Inerente aos estados de incapacidade e capacidade anteriores ainda podem ser referidas algumas situa es particulares tais como Estado critico Estado relacionado com condi es perigosas e ou inseguras para as pessoas avultadas perdas materiais ou danos ambientais graves Estado de manuten o preventiva Estado em que o bem permanece durante o tempo inerente a ac es de manuten o de car cter preventivo Estado de avaria Estado que resulta da ocorr ncia de uma avaria e que leva a uma interven o de manuten o tipo correctiva Estado de incapacidade devido a raz es externas Estado correspondente a um bem que se encontra dispon vel mas que por falta de re
179. de semelhan a da manutibilidade em bens repar veis cobre todos as fases da vida de um produto desde a sua concep o projecto e produ o assim como durante o tempo de vida em que explorado e mantido O conceito de manutibilidade ligado maior ou menor facilidade com que as ac es de manuten o sobre os bens s o realizadas ser melhor definido num pr ximo par grafo ver 2 4 Mas como se pode inserir a fiabilidade na pol tica de uma empresa Normalmente a fiabilidade baseia se nos resultados de ensaios em f brica ou no desempenho em campo servindo estas fontes para medir e melhorar de forma apurada a fiabilidade dos bens No entanto a concorr ncia e a evolu o do mercado conduzem a uma constante redu o de custos o que poder afectar a realiza o de testes ou ensaios e fazer com que se utilizem componentes mais baratos normalmente com uma inerente menor fiabilidade embora n o necess riamente Regra geral verifica se que a utiliza o de componentes mais baratos ou o recurso a pequenas amostragens podem significar poupan as a curto prazo mas normalmente resultam em custos superiores a longo prazo que normalmente se traduzem em indemniza es ao abrigo de garantias ou perda de confian a por parte dos clientes Deve assim haver um equil brio entre a fiabilidade satisfa o do cliente vendas e caracter sticas do produto Podem se apontar algumas raz es que justificam o estudo da fiab
180. de Falhas Quando se utiliza o MCS e se tem em conta apenas os primeiros termos termos de primeira de segunda e eventualmente de terceira ordem alcan amos uma aproxima o bastante razo vel da probabilidade de falha do sistema o que n o se verifica quando utilizamos o MPS Por esta raz o a quantifica o normalmente realizada utilizando o conjunto de cortes m nimo MCS A an lise qualitativa pode ser efectuada manualmente atrav s de uma abordagem top down ou bottom up utilizando as opera es booleanas e os m todos de substitui o expans o e redu o Andrews amp Moss 2002 Obviamente que quando se trata de rvores de Falhas com alguma complexidade e dimens o ter se que recorrer a programas inform ticos No caso da rvore de Falhas que n o possuem acontecimentos mutuamente exclusivos pode se utilizar o j referido algoritmo MOCUS Ap s a realiza o da an lise qualitativa fica se com um conjunto de informa es que permitem olhar para os acontecimentos b sicos que comp em a Arvore de Falhas e verificar qual ou quais s o respons veis pela ocorr ncia do acontecimento de topo e em que escala de import ncia tendo em conta a conjun o de acontecimentos 5 2 1 7 An lise quantitativa da rvore de Falhas neste ponto que finalmente se determina o valor referente probabilidade de falha do sistema quando solicitado PFOD correspondendo esse resultado ao objectivo principal
181. de Seguran a de Instala es 24 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS Gest o 13 As causas apontadas anteriormente t m fundamentalmente a ver com falta de conhecimento 40 procedimentos t cnicos incorrectos 20 e causas pessoais 15 Os restantes 25 das causas s o indirectas e t m a ver com o projecto 11 com os materiais 8 com causas ambientais 5 e outras 1 Os erros humanos tamb m podem ser agrupados em cinco categorias nomeadamente Assis 2004 Erro de omiss o n o executar a opera o que estava inicialmente programada Erro de execu o executar a tarefa mas n o da forma prevista Erro de deriva o introdu o de uma ac o n o prevista Erro de sequ ncia a opera o executada mas n o no momento que devia ser Erro de atraso a tarefa executada mas tardiamente A fiabilidade humana pode ser avaliada em duas fases a fase de aprendizagem taxa de erros decrescente e a fase de execu o erros aleat rios Presentemente existem v rias metodologias sobre esta tem tica A quantifica o dos erros humanos pode ser efectuada com recurso a metodologias mais simples como a TESEO Technique for Empirical Simulation of Errors in Operations ou a HEART Human Error Assessment and Reduction Technique ou atrav s de m todos mais complexos como o THERP Technique for Human Error Rate Prediction o CREAM Cognitive Reliabili
182. de forma padronizada standardizada pela vari vel z que tem m dia igual a zero u 0 e desvio padr o igual a um c 1 Os valores de z podem ent o ser analisados em tabelas da distribui o Normal ver Anexo II determinando se a probabilidade acumulada de falha O c lculo da fiabilidade pode ser obtido por If wf j dt A1 8 R t l De salientar que esta express o n o possui uma solu o directa podendo ser calculada atrav s de tabelas obtidas por c lculo num rico ou por comodidade com recurso a programas inform ticos espec ficos Al1 3 Distribui o Lognormal Uma vari vel aleat ria t Lognormalmente distribu da se o seu logaritmo natural ou nepperiano t In t normalmente distribu do Trata se de uma distribui o assim trica tendendo para uma simetria para baixos valores de desvio padr o As principais aplica es pr ticas correspondentes a esta distribui o s o as avarias de rolamentos motores el ctricos geradores el ctricos isoladores el ctricos etc De uma forma geral este tipo de distribui o ajusta se maior parte dos casos de bens cujo modo de falha Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 231 Anexo Distribui es Estat sticas principal est relacionado com a fadiga A fun o densidade de probabilidade de falha para a distribui o Lognormal dada
183. de um software destinado a an lises de fiabilidade Relex 2009 2009 seleccionado entre os varios programas inform ticos existentes tendo por base as suas caracter sticas e capacidades quer para efectuar a an lise qualitativa quer a an lise quantitativa de rvore de Falhas e de acordo com as necessidades te ricas enunciadas nos cap tulos anteriores No momento em que este estudo se encontra a ser realizado o software utilizado o nico produto comercial para an lise de fiabilidade que suporta portas l gicas din micas Functional Dependency Sequence Enforcing e Spare Gate no m dulo de an lise de rvore de Falhas possibilitando tamb m o c lculo de indisponibilidade e a an lise de medidas de import ncia Este software possui a capacidade de transformar as entidades din micas em modelos de Markov equivalentes atrav s de um motor de c lculo interno produzindo c lculos exactos De referir que n o foi poss vel utilizar o software Galileo 2004 referido no Cap tulo II gentilmente cedido por investigadores da Universidade da Virginia USA por este n o permitir o c lculo da indisponibilidade do sistema nem de outras informa es importantes apesar da ferramenta em causa tamb m contemplar a utiliza o de portas l gicas din micas de salientar que de todos os programas inform ticos analisados s os dois anteriormente referidos possuem esta capacidade O resultado final constru o gr fica relativo
184. de uma barreira de seguran a t m se em conta os aspectos qualitativos e os aspectos quantitativos dos diversos subsistemas que constituem essa barreira O valor global corresponder ao menor dos valores encontrados para os subsistemas considerados De acordo com Dianous e Fi vez 2006 no sector industrial muito dif cil encontrar n veis de confian a tipo LC 4 Conforme a Tabela 3 4 tamb m mostra a cada n vel de confian a corresponde um factor de redu o do risco Outro conceito relacionado com uma forma simplificada de an lise quantitativa do risco denomina se An lise da Camada de Protec o LOPA Layer Of Protection Analysis Gowland 2006 no seu trabalho compara esta metodologia com uma figura de uma cebola onde as barreiras de protec o s o constitu das por sistemas de seguran a que se encontram No pr prio projecto Nos par metros de seguran a utilizados No controlo do pr prio processo e na capacidade de desligar o processo de forma segura Em equipamentos mec nicos Em barreiras f sicas e organizacionais Quando estas barreiras n o forem suficientes para evitar a ocorr ncia do acidente devem ser adicionadas mais camadas atrav s de sistemas instrumentados de seguran a A frequ ncia do acidente perigoso que se estiver a estudar considerada e o objectivo estabelecido como entrada na regi o aceit vel para essa ocorr ncia denomina se o objectivo ou alvo LOPA Quando este valor
185. definem se estas s o est ticas ou din micas As est ticas cont m apenas portas l gicas est ticas enquanto as din micas possuem uma ou mais portas l gicas designadas por din micas Uma rvore de Falhas est tica pode ser depois classificada como coerente coherent ou n o coerente non coherent Quando se incorpora a l gica negativa NOT numa Arvore Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 58 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS de Falhas est tica esta torna se n o coerente Desta forma existem acontecimentos positivos e acontecimentos negativos correspondendo a sucessos e falhas respectivamente e que levam ocorr ncia do acontecimento de topo Neste ltimo aspecto incluem se as portas l gicas NOT NOR NAND e XOR A Tabela 2 2 mostra a simbologia utilizada para as portas l gicas de nega o Tabela 2 2 Portas l gicas de nega o usadas em An lises de rvore de Falhas Porta l gica NAO Gate NOT O output s se verifica quando o input n o ocorre S pode haver um input Porta l gica NAO OU Gate NOR Combina o de uma porta OR com uma porta NOT O output verifica se quando todos os inputs n o se verificam Porta l gica NAO E NAND Combina o de uma porta AND com uma porta NOT O output verifica se quando pelo menos um dos inputs n o se ve
186. dependentes Depois de estabelecida a estrutura da rvore de Falhas poder se ent o avan ar para as an lises qualitativa e quantitativa seguindo a metodologia proposta para este tipo de barreiras de seguran a 6 3 4 An lise qualitativa da rvore de Falhas A an lise qualitativa da rvore de Falhas baseia se na determina o dos conjuntos de corte m nimos MCS Quando esta an lise realizada obtem se uma listagem com as combina es poss veis de acontecimentos que levam ao acontecimento interm dio ou acontecimento de topo conforme o n vel de an lise que se pretenda tendo em conta as portas l gicas utilizadas na constru o da rvore de Falhas Por exemplo para o Acontecimento Interm dio n 13 AI13 2 os conjuntos de corte m nimos s o AB25 AB23 AB24 O que significa que para este exemplo em particular a falha do motor de arranque da motobomba diesel ocorre quando se verificar falha nas escovas do motor de arranque ou quando falharem as baterias A e B Relativamente ao acontecimento de topo AT cuja determina o dos conjuntos de corte m nimos o objectivo principal da an lise qualitativa uma vez que reflecte todas as combina es poss veis que levam falha no arranque da central de bombagem de gua contra inc ndios apresentada uma listagem completa desses conjuntos de corte m nimos no Anexo VI 2 Ver Anexo V Utiliza o da Metodologia RAMS na An
187. determinado intervalo de tempo entre testes ensaios ou inspec es 7 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 147 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant 4 5 2 Exemplo de aplica o Para exemplificar de uma forma simples a aplica o desta teoria recorre se a um exemplo envolvendo um detector de inc ndios Rausand amp Hoyland 2004 De acordo com a base de dados OREDA 2002 a taxa de avarias para um tipo espec fico de detector de inc ndios 4 0 21x10 avarias por hora Se esta unidade for testada trimestralmente aprox 2190 horas obtem se o valor referente sua indisponibilidade utilizando a express o 4 39 0 21x10 2190 I e Q t 0 0002298 2 298 x107 0 21x104 2190 Utilizando a express o simplificada 4 17 obter se ia 6 Q t _ 2190 L 0 0002299 2 300x10 A primeira conclus o que se pode tirar de que utilizando a express o simplificada 4 17 se obt m sempre valores conservativos ligeiramente superiores aos valores correctos calculados atrav s da express o 4 39 Outra leitura que se pode tirar do c lculo efectuado de que na eventualidade de ocorr ncia de um inc ndio a probabilidade m dia do detector n o funcionar de aproximadamente 0 00023 o que significa uma falha em cada 4350 inc ndios Outra forma de ler o resultado obtido afi
188. dios Conforme se pode constatar pela leitura dos pontos anteriores os sistemas de protec o ou barreiras de seguran a existentes numa instala o assumem um papel fundamental na redu o do risco uma vez que podem fazer variar a severidade ou gravidade das consequ ncias de um inc ndio caso este ocorra No entanto de nada serve o investimento neste tipo de sistemas se n o houver a preocupa o de os manter dispon veis e operacionais Os meios de protec o contra inc ndios assumem assim um Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 118 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco papel fundamental principalmente quando se abordam quest es como a efic cia ou efici ncia dos mesmos Nesta fase conv m distinguir os dois conceitos anteriormente referidos Num contexto de gest o efici ncia corresponde forma e aos meios utilizados na realiza o de uma actividade que tanto mais eficiente quanto menores forem os recursos utilizados na sua concretiza o mat rias primas pessoas dinheiro e tempo A m xima efici ncia desta forma atingida quando utilizado o m nimo de recursos A efic cia mede o grau de satisfa o e o alcance dos objectivos face aos resultados obtidos Quanto mais eficaz for uma tarefa maior o n vel dos resultados e maior a satisfa o A m xima efic cia atingida com o alcance total dos objectivos pr estabel
189. do ciclo de vida devem ser inclu das opera o normal arranque fim de vida revis es gerais etc Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 86 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco Organizar o trabalho atrav s de uma equipa multidisciplinar onde especialistas d o a sua sabedoria Descri o do objecto de an lise A descri o envolve tudo o que possa influenciar os resultados da an lise As quest es principais s o De que que o sistema dependente inputs Que actividades s o realizadas pelo sistema fun es Que servi os fornece o sistema outputs Rela es t cnicas pessoais e organizacionais Rela es pol ticas sociais e econ micas significantes Associa o e depend ncia com o exterior Apoio externo se ocorrer um acidente Indicar rela es especiais que sejam significativas para a seguran a Grandes instala es podem eventualmente ser repartidas em pequenos elementos objectos e ou fun es Alguns aspectos devem ser tidos em considera o nomeadamente ter a no o que uma estratifica o que inclua muitos e pequenos elementos necessita de muitos recursos e que uma estratifica o insuficiente pode levar a omiss es n o intencionais de acontecimentos raros mas significantes Uma t cnica poss vel de efectuar para repartir um sistema por exemplo atrav s da estratifica o hier
190. do em A4 1 e A4 2 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 260 Industriais de Risco Elevado Anexo IV Fiabilidade de Sistemas Para o exemplo da figura anterior poder se ia proceder da seguinte forma a C lculo da fiabilidade do subsistema s rie com os componentes 1 2 e 3 b C lculo da fiabilidade do subsistema s rie com os componentes 4 c C lculo da fiabilidade do subsistema s rie com os componentes 5 d C lculo da fiabilidade do subsistema s rie com os componentes 6 e C lculo da fiabilidade do subsistema paralelo dos subsistemas calculados em b c ed f C lculo da fiabilidade do sistema s rie composto pelos subsistemas calculados em a eeme Existem situa es espec ficas de sistemas mistos como as representadas nas Figuras A4 6 e A4 7 respectivamente designados por sistemas s rie de paralelos e sistemas paralelo de s ries Figura A4 6 Sistema s rie de paralelos Figura A4 7 Sistema paralelo de s ries Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 261 Anexo IV Fiabilidade de Sistemas uu m Num sistema s rie de paralelos com uma s rie de n paralelos cada um com
191. do foi a Disponibilidade descrevendo como este fortemente influenciado pelos dois conceitos anteriores Fiabilidade e Manutibilidade Apresentaram se alguns tipos de disponibilidade e a forma como os mesmos podem ser calculados De forma a completar em detalhe todos os elementos do RAMS passou se ao ltimo conceito relacionado com a Seguran a Neste aspecto tornou se imperioso referir a no o de risco como ideia complementar seguran a abrindo espa o para o pr ximo tema Assim este cap tulo serviu para apresentar e cimentar as bases para o trabalho realizado sendo fundamental para a compreens o dos pr ximos cap tulos Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 80 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco C amio il RISCO 3 1 Introdu o Qualquer actividade integra nos seus mais variados aspectos uma an lise e uma gest o dos riscos Independentemente das situa es quer se trate de quest es pessoais profissionais ou at mesmo governativas existe uma necessidade constante para a tomada de decis es onde normalmente o risco ponderado muitas vezes sem a sua percep o Outras decis es por m carecem de uma an lise mais profunda e maior pondera o quanto op o a escolher Como qualquer acontecimento depende de um conjunto de factores existe sempre uma incerteza associada o que torna a tomada de decis es uma tarefa por v
192. dologia o diagrama de blocos de fiabilidade tem vantagens e desvantagens quando comparado com outros m todos de representa o Essas desvantagens prendem se fundamentalmente com os componentes b sicos e o tipo de constru o usada no diagrama n o permitindo traduzir determinadas interac es entre os componentes e afastando se por vezes do objectivo principal que o representar fielmente as rela es l gicas atrav s de um sistema de blocos em termos fiabil sticos Normalmente os sistemas representados por blocos de fiabilidade apresentam configura es tipo s rie paralelo ou combina es destes dois ou ainda arranjos espec ficos resultando nos sistemas designados por complexos No entanto quando se trata de representar depend ncias funcionais componentes em standby ou sequ ncias de falhas a dificuldade aumenta sendo muitas vezes imposs vel concretizar esse tipo de representa o O Anexo IV ao presente documento descreve a forma como determinar analitica e empiricamente a fiabilidade de um sistema atrav s de blocos funcionais partindo dos dados fiabilisticos individuais dos elementos que o constituem e da forma como os mesmos se encontram organizados 2 3 10 2 ETA Event Tree Analysis A metodologia de An lise de rvore de Acontecimentos ETA Event Tree Analysis uma ferramenta que segue a l gica indutiva atrav s de uma sequ ncia de acontecimentos a partir de um incidente ou acontecimento ini
193. dos ao longo do tempo podem estar a aumentar fruto da melhoria da manuten o ou diminui o da severidade das condi es de opera o ou pelo contr rio podem estar a diminuir face a processos de degrada o deficiente qualidade da manuten o ou aumento da severidade das condi es de explora o podendo em ambos os casos haver depend ncia entre as avarias registadas O Teste de Laplace serve para verificar o pressuposto de que se trata de um Processo de Poisson Homog neo HPP com tempos at avaria estatisticamente independentes e identicamente distribu dos Ap s a ordena o cronologica dos TTF este processo passa por seleccionar a estat stica de teste ET para verificar a veracidade da hip tese nula Ho os TTF s o independentes entre si ou a taxa de avarias constante tendo como hip tese alternativa H os TTF n o s o independentes entre si ou a taxa de avarias n o constante A estat stica de teste uma vari vel aleat ria aproximadamente normal e pode assumir duas formas conforme seja limitada pelo tempo ou pelo n mero de avarias sendo respectivamente calculada atrav s das seguintes express es Leit o 1999 N STi ET V12 N rT teste limitado por tempo A1 19 0 N 1 STi ET 12 N 1 EL 0 5 teste limitado por avaria A1 20 N 1 T Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 235 An
194. e consiste em organizar a informa o de uma forma crescente ou decrescente A maior parte das metodologias incluindo esta fase de hierarquiza o s o geralmente quantitativas e do tipo determin stico S o baseadas no desenvolvimento de um ndice para o n vel do risco calculado para cada elemento unidade ou rea de uma forma escalonada Assim s o identificadas as reas cr ticas de forma a realizar as ac es priorit rias diminuindo a probabilidade de ocorr ncia preven o ou reduzindo as consequ ncias de acidente protec o Segundo Fernandez 1996 o desenvolvimento de um m todo de an lise de risco probabil stico pode fornecer informa o complementar que fornecida por uma an lise determin stica Ainda de acordo com este autor an lises de risco de inc ndio determin sticas e probabil sticas n o s o partida consideradas concorrentes nem Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 97 Capitulo III Risco aproxima es mutuamente exclusivas De acordo com Hostikka amp Keski Rahkonen 2003 os modelos determin sticos t m sido utilizados para estimar por exemplo as consequ ncias de um inc ndio de acordo com uma s rie de vari veis de entrada A incerteza da previs o depende de como as incertezas dos valores de entrada s o transferidas para o sistema atrav s do modelo Assim surgem as barrei
195. e podem ocorrer nos componentes subsistemas e ou sistemas ligadas por portas l gicas tipo E AND e OU OR Com este exemplo simples pretende se mostrar e perceber como pode ocorrer a falta de energia evento de topo numa instala o que possua uma liga o rede el ctrica p blica e um gerador de emerg ncia como alternativa a essa rede Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 50 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS FALHA DE ENERGIA FALHA DA REDE DE EMERGENCIA FALHA DO GERADOR Figura 2 10 Exemplo de uma rvore de Falhas A fiabilidade de um sistema afectada n o s pelas fiabilidades dos componentes mas tamb m pela forma como os mesmos se encontram relativamente entre si e pelas protec es existentes A An lise de rvore de Falhas FTA do tipo de cima para baixo top down ao contr rio por exemplo da An lise de Modos e Efeitos de Falha FMEA Failure Modes and Effect Analysis Como referido anteriormente come a se pelo acontecimento indesejado sendo a estrutura de toda a rvore estabelecida normalmente atrav s da utiliza o de portas l gicas tipo E AND e OU OR para combinar os acontecimentos b sicos ou interm dios Trata se de um m todo bastante testado havendo software especializado para a sua an lise A probabilidade do acontecimento inicial evento de topo se
196. e ET seja superior estaremos perante um processo de deteriora o taxa de avarias crescente 26 O modelo de Duane aplicado principalmente no desenvolvimento de novos produtos uma vez que nesta fase se pode melhorar progressivamente a sua fiabilidade Verifica se que o valor acumulado dos tempos m dios entre as falhas em fun o da dura o acumulada do ensaio e da quantidade acumulada de falhas satisfazia uma distribui o tipo exponencial sendo representada por uma linha praticamente recta com uma inclina o oque representa o crescimento da fiabilidade Trata se de um modelo determin stico O modelo de Crow ou Crow AMSAA desenvolvido pelo Dr Larry Crow o mais frequente e apropriado quando existem v rias etapas no desenvolvimento do produto com as melhorias introduzidas em cada etapa Admitiu se que o modelo de Duane podia ser representado estatisticamente atrav s de uma distribui o tipo Weibull biparam trica Assim um modelo probabil stico elaborado a partir do m todo AMSAA Army Material Systems Analysis Activity e do m todo NHPP Non Homogeneous Poisson Process Baseia se na linearidade da varia o da intensidade de falhas instant neas dada por A t 1 81 ae Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 237 Anexo Distribui es Estat sticas REFER NCIAS Anexo 1 CARINHAS H 2007 Apontamentos de Fiab
197. e Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 63 Cap tulo II Conceito RAMS FDEP in Trigger gt wa y A M B y a Da af e Acontecimentos dependentes Figura 2 13 Porta l gica FDEP Quanto porta l gica Spare pode se dizer que as portas CSP e HSP s o casos particulares da porta WSP quando os factores de adormecimento a dormancy factors correspondem aos valores 0 e 1 respectivamente Por exemplo para a porta CSP com uma entrada prim ria e uma ou mais entradas alternativas sobressalentes onde todas as entradas s o acontecimentos b sicos ou componentes se a entrada prim ria est inicialmente a funcionar quando esta falha substitu da por uma entrada alternativa A sa da da porta CSP verdadeira falha quando a entrada prim ria e todas as alternativas corresponderem a falhas A pr xima figura mostra tamb m uma representa o gr fica deste tipo de porta Prim rio Sobressalentes Figura 2 14 Porta l gica CSP A porta E priorit rio PAND tem duas entradas CA e B O resultado correspondente a uma falha quando A e B falham e desde que A falhe antes ou ao mesmo tempo de B caso contr rio n o ocorrer uma falha Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 64 Industriais de Risco Elevado Cap
198. e aquisi o ou aos custos elevados torna se dif cil em muitos casos aumentar ou melhorar a fiabilidade dos componentes Por outro lado a aplica o de sensores muitas vezes n o fisicamente poss vel de realizar e quando exequivel se por um lado normalmente comporta custos elevados por outro n o melhora a fiabilidade em termos individuais componentes reflectindo se essa melhoria apenas ao n vel do sistema Deve se assim dar particular import ncia utiliza o de redund ncias quando se analisam bens de alto risco possibilitando alcan ar maiores valores de fiabilidade para os sistemas No entanto a ocorr ncia de avarias denominadas de causa comum CCF Common Cause Failures pode provocar a avaria de componentes sensores e eventualmente redund ncias anulando por vezes evidentes vantagens de concep o dos sistemas As avarias de causa comum correspondem a avarias em m ltiplos componentes que ocorrem devido a uma causa nica que comum a todos eles No estudo de Volkanovski et al 2009 apontam se como exemplos de avarias de causa comum a ocorr ncia de condi es atmosf ricas severas ou tremores de terra numa determinada regi o e seus efeitos sobre v rias linhas de um sistema de transmiss o de energia Para exemplificar melhor este tipo de avarias e a sua import ncia no contexto de an lises de fiabilidade na ind stria pode se dar o exemplo de uma linha de produ o onde seja necess rio o funcionamento d
199. e de Falhas Ap s a an lise quantitativa da rvore de Falhas poss vel obter outras informa es de relevo nomeadamente obter dados que permitam conhecer as medidas de import ncia Importance Measures referentes a cada acontecimento b sico da rvore de Falhas que se encontra relacionado com um determinado modo de falha de modo a introduzir melhorias da forma mais eficaz e adequada Estas medidas de import ncia s o referidas muitas vezes como uma an lise de sensibilidade Sensitivity Analysis Ou amp Dugan 2000 Assaf amp Dugan 2004 As medidas de import ncia s o utilizadas para detectar pontos fracos do projecto e modos de falha cr ticos do ponto de vista funcional do sistema Permitem identificar o s acontecimento s da rvore de Falhas cuja melhoria ter maior reflexo no desempenho do sistema As tr s medidas de import ncia mais frequentemente utilizadas s o Birnbaum Determina o aumento m ximo no risco quando um componente X se encontra em falha quando comparado com a situa o em que o mesmo se encontra a funcionar Criticality Dada a ocorr ncia do acontecimento de topo determina a probabilidade da falha estar relacionada com a avaria de um componente X Fussell Vesely Dada a falha do sistema determina a probabilidade com que o componente X tenha contribu do para a mesma ocorr ncia A escolha para a utiliza o de um dos m todos anteriores importante tendo em vista
200. e de interven o para manuten o e por vezes a introdu o de novos perigos Quando se est a tratar o projecto e instala o de barreiras de seguran a necess rio que se conhe am priori os riscos potenciais Estes riscos podem ser avaliados como amea as expect veis e conhecidas face aos elementos espec ficos da instala o ou organiza o e tendo por base experi ncias anteriores ou por outro lado amea as cujo desenvolvimento imprevis vel tornando mais dif cil estipular o tipo de barreira de protec o De qualquer forma sempre necess rio pensar no futuro para que numa perspectiva de preven o ou protec o se diminua o risco O desempenho de uma Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 112 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco barreira de seguran a depende de como a mesma projectada utilizada durante a opera o e inspeccionada e mantida durante o seu ciclo de vida Duijm 2008 Reconhece se um conjunto de factores de gest o importantes para assegurar o desempenho de uma barreira de seguran a Por exemplo as barreiras f sicas dependem fundamentalmente de factores como a identifica o do risco o projecto a instala o a gest o de sobressalentes inspec o e manuten o enquanto as barreiras sustentadas na ac o humana dependem mais dos procedimentos planeamento treino empenho coordena o e comunica o
201. e elabora o do seu Caderno de Encargos um conjunto de especifica es para al m das meramente t cnicas estabelecendo limites m nimos considerados aceit veis para a Fiabilidade Disponibilidade Manutibilidade e Seguran a De acordo com a NP EN 50126 2000 Os objectivos de seguran a e de disponibilidade de um sistema em funcionamento s podem ser alcan ados se estiverem satisfeitos todos os requisitos de fiabilidade e de manutibilidade e se as actividades de manuten o e de explora o forem controladas ao longo do ciclo de vida do sistema assim como o meio ambiente em que se insere Assim o RAMS um m todo ou abordagem que integra as caracter sticas de fiabilidade manutibilidade disponibilidade e seguran a de um bem ou seja uma metodologia que visa a redu o dos custos e ao mesmo tempo a diminui o dos riscos Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 8 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS O ciclo de vida dos sistemas com as suas fases individuais e as suas interliga es pode ser representado em forma de esquema A Figura 2 1 uma das v rias representa es do ciclo de vida NP EN 50126 2000 CONCEITO Pe DO SISTEMA E CONDI ES DE APLICA O P AN LISE DE RISCO D 4 REQUISITOS DO ACEITA O DO OPERA O E pie SISTEMA SISTEMA MANUTENGAO DIESER E J DESMANTELAM
202. e pode ser representada pela seguinte express o ro era A1 11 ou f pg Gam q A1 12 onde n n mero de ensaios r n mero de insucessos p probabilidade de insucesso q probabilidade de sucesso Pode se calcular a m dia da distribui o Binomial atrav s da seguinte express o u n p A1 13 E o seu desvio padr o por o n p q A1 14 Por analogia com a express o A1 13 confirma se a express o usada para o c lculo do n mero m dio de avarias N t referente a uma amostra No representada por N t No F t A1 15 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 233 Anexo Distribui es Estat sticas A fun o de distribui o Binomial acumulada ou seja a probabilidade de se obter r ou menos insucessos em n tentativas dada por F r gt Jota A1 16 r 0 NY A1 5 Distribui o de Poisson A distribui o de Poisson tamb m uma distribui o discreta Tal como a distribui o Binomial refere se a situa es com apenas uma de duas sa das poss veis e onde o acontecimento elementar tem uma probabilidade constante ou taxa de ocorr ncia constante A distribui o de Poisson pode tamb m ser considerada uma extens o da distribui o Binomial quando a amostra pode ser considerada infinita n sendo uma boa aproxima o da distribui o Binomial quando p probabili
203. e que apenas uma pequena parte de uma FT din mica por natureza pelo que a identifica o de sub rvores independentes nesta abordagem modular promove uma decis o no sentido de cada sub rvore ser resolvida com uma das duas t cnicas Estas sub rvores s o tratadas separadamente e as suas solu es s o integradas para posteriormente se obter a solu o para toda a FT Esta abordagem tem a vantagem de reduzir substancialmente qualquer um dos modelos A Figura 2 12 ilustra como a metodologia por modulariza o foi pensada no desenvolvimento do software Galileo Identificar as sub rvores independentes e classific las como Est ticas ou Din micas Arvores de Falha Est ticas Arvores de Falha Din micas Identificar as sub rvores independentes e classific las como Est ticas ou Din micas OQ CO rvores de Identificar as sub rvores independentes Est ticas rvores de rvores de rvores de Falha Falha Falha Falha Est ticas Est ticas Est ticas Din micas Resolver as sub rvores independentes e le integrar os resultados J Figura 2 12 Abordagem modular do software Galileo Fonte Galileo 2004 As sub Arvores independentes s o encontradas usando um algoritmo e identificadas como est ticas ou din micas Desta forma a etapa mais importante da modula o encontrar uma forma eficiente de identificar sub rvores independentes Existem v rios m todos par
204. e que se garanta que qualquer avaria pode ocorrer em qualquer altura tempo e assim o tempo m dio para a avaria encontra se a meio do intervalo de tempo estipulado para a manuten o teste ensaio inspec o Parte se tamb m do pressuposto que qualquer avaria detectada aquando dos testes ensaios ou inspec es resolvida encontrando se todo o sistema operacional no fim da ac o de manuten o Nos sistemas de seguran a al m do tempo m dio de repara o m ser normalmente bastante inferior ao intervalo de tempo entre testes ou ensaios 7 em situa es reais de solicita o n o deveremos considerar a repara o tal como justificado anteriormente Partindo desta hip tese a express o para o c lculo aproximado da indisponibilidade m dia do sistema pode agora apresentar se da seguinte forma AL Q T 55 4 14 Conforme se pode verificar a express o anterior encontra se coerente com a express o 4 11 Para validar a equa o anterior podemos referir tamb m outro trabalho Kumamoto 2007 onde se menciona que a contribui o das avarias perigosas n o detectadas Apu ap s um teste ou ensaio pode ser quantificada atrav s da probabilidade de falha do sistema repar vel quando solicitado numa estrutura simples um de um Qioo1 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 141 Cap tulo IV An lise de Bens no Es
205. e torna eminente e por fim as barreiras administrativas que caracterizam procedimentos e sistemas inseridos numa l gica de gest o Outras abordagens relativas classifica o dos sistemas de seguran a poder o ser encontradas como designa es relativas a barreiras de car cter organizacional ou barreiras relacionadas com factores humanos Svenson 1991 Neogy et al 1996 Kecklund et al 1996 De acordo com a norma IEC 61511 2002 as medidas de redu o do risco encontram se definidas para Sistemas instrumentados de seguran a SIS Sistemas relacionados com a seguran a com outra tecnologia que n o SIS Servi os para redu o do risco externo Um sistema instrumentado de seguran a refere se a qualquer combina o entre sensor es unidade s de tratamento l gico e elemento s final is Outros sistemas de seguran a poder o utilizar tecnologias que n o a el ctrica electr nica ou electr nica program vel tal como definido em IEC 61508 1998 como por exemplo uma v lvula de al vio de press o ou um sistema autom tico de extin o de inc ndio Por fim classificam se determinados servi os que promovem a redu o do risco oriundo do exterior independentemente do tipo de tecnologia utilizado por exemplo uma parede corta fogo normalmente designada por firewall No que se refere classifica o de sistemas de seguran a tamb m comum surgir a distin o entre sistemas activos e sistemas pas
206. e um sistema de ar comprimido para alimenta o e controlo dessa linha Se for considerada uma avaria na alimenta o da energia el ctrica verifica se que esta situa o p e em causa o funcionamento de todo o sistema independentemente de poder haver compressores em redund ncia ou sensores que sinalizem a avaria sendo assim considerada uma avaria de causa comum Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 26 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS A terminologia sobre avarias de causa comum tem sofrido altera es ao longo dos anos tendo come ado por se confundir este tema com falhas de modo comum modo de falha Com a introdu o do termo avaria dependente estes dois conceitos foram fundidos No entanto podem se considerar falhas de modo comum como um subconjunto das avarias de causa comum Em instala es industriais de risco elevado como o caso de centrais nucleares refinarias ou centrais termoel ctricas torna se fundamental conhecer as potenciais avarias de causa comum e sistematizar a sua preven o Estas avarias s o na maior parte dos casos resultado de falhas de concep o e gest o e noutras situa es resultantes de falhas t cnicas reduzindo a disponibilidade dos sistemas A preven o das avarias de causa comum normalmente muito importante em situa es que envolvam a seguran a de uma instala o Para sist
207. ecidos Na pr tica a efic cia sensivelmente simples a medir J a efici ncia mais complicada mas adv m sobretudo da instaura o de novos m todos de produ o da automatiza o de procedimentos e da tecnologia presente Assim ganhos de efici ncia traduzem se geralmente por diminui es de custos Esta efici ncia dos equipamentos e meios de protec o contra inc ndio est directamente relacionada com algumas das v rias fases do ciclo de vida desses mesmos equipamentos nomeadamente com Projecto Ensaio Comissionamento Explora o Abate ou desmantelamento sem grande influ ncia no caso espec fico A efic cia s pode ser medida numa fase espec fica que se pretende seja a de maior dura o em termos temporais ou seja Explora o Nesta fase que os equipamentos s o colocados verdadeiramente prova durante os ensaios e simulacros e fundamentalmente perante situa es de acidente real neste est gio do ciclo de vida dos equipamentos que o papel da manuten o tem especial import ncia e reflexo no desempenho e no atingir dos objectivos para os quais foram concebidos e instalados Dieken 2008 afirma que por ano em situa es de inc ndio os sistemas de supress o avariam e que em cerca de um ter o das vezes que isso ocorre se deve a uma Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 119
208. ectuados a pr tica normal para esta barreira de seguran a assenta fundamentalmente em tr s situa es distintas De acordo com as indica es de fabricantes e alguma experi ncia na manuten o deste tipo de equipamentos estipularam se os seguintes tempos Ensaio ou teste do Gerador de Emerg ncia Anual Ensaio ou teste da Electrobomba Principal Trimestral Ensaio ou teste da Motobomba Diesel Semestral 190 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Ser com base nestas periodicidades que os acontecimentos b sicos referentes a cada um dos equipamentos ser o alvo de ensaios ou testes de funcionamento e operacionalidade 6 3 3 Constru o da rvore de Falhas Tendo por base os modos de falha b sicos identificados no ponto anterior e dando seguimento Metodologia RODS elaborada uma rvore de Falhas onde se estabelece como acontecimento de topo a Falha no Arranque da Central de Bombagem de gua Contra Inc ndios Nesta rvore de Falhas os acontecimentos b sicos s o combinados e agrupados de acordo com a sua depend ncia ou interdepend ncia do ponto de vista funcional utilizando portas l gicas est ticas ou din micas assim como a simbologia padronizada relativa aos acontecimentos Para a realiza o desta etapa e a partir deste ponto recorreu se utiliza o
209. eibull 1 2 ou 3 par metros e Exponencial 1 ou 2 par metros e Lognormal 2 par metros e Normal 2 par metros Tamb m de forma an loga aos estudos de fiabilidade quando se fala no conceito de manutibilidade pode se referir a fun o densidade de probabilidade de reposi o g t A fun o manutibilidade corresponde probabilidade do tempo para recoloca o em servi o ser inferior a um dado tempo t Desta forma a fun o manutibilidade pode ser expressa por M Pr TTR lt t t gt 0 2 20 ou M t goat 2 21 A Figura 2 17 mostra o comportamento t pico da varia o deste tipo de curvas no tempo de acordo com os par metros da distribui o em causa Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 68 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS a t WEIBULL l lt e lt 3 g gt gt 3 g 1 0 gsl Dura o t a t EXPONENCIAL et LOGNORMAL 8 NORMAL e 1 Lo HO 0 0 0 Dura o t Dura o t Dura o t Figura 2 17 Tipos mais comuns da fun o densidade de probabilidade de reposi o A distribui o de Weibull de uma forma geral muito pr tica uma vez que pode englobar a maioria dos casos pr ticos tudo devido influ ncia do par metro de forma A distribui o Exponencial pode ser considerada um caso particular da distribui o de Weibull onde o par metro de forma assume o valor unit rio
210. eiras de Seguran a de Instala es 250 Industriais de Risco Elevado Anexo III Teoria das Probabilidades Para o exemplo referido o conjunto complementar de BUC BUC BUC 5 Para demonstrar de uma forma simples a teoria de conjuntos toma se como exemplo um sistema composto por tr s componentes X Y Z Como existem tr s componentes cada um com dois modos de opera o sucesso e falha teremos 2 8 combina es que representam todos os modos de falha ou sucesso do sistema O conjunto universal dado por O ABC ABC ABCABC ABC ABC ABC ABC Se assumirmos que o sistema falha quando avariam dois ou mais componentes os acontecimentos correspondentes falha do sistema s o S ABC S ABC S ABC S ABC Ent o podemos dizer que a falha do sistema dada pelo subconjunto S S US US US ABC ABC ABC ABC A Tabela A3 1 mostra como a lgebra de acontecimentos representada de acordo com o campo de aplica o Tabela A3 1 Simbologia Opera o Probabilidade Matem tica L gica Engenharia Uni o de A com B AouB AUB AvB A B Intersec o de A com B AeB AaB AaB A B ou AB Complementar de A N o A A ou A A ou A lgebra Booleana aplicada principalmente em Arvores de Falhas extremamente importante em situa es que envolvam uma dicotomia como por exemplo v lvula aberta ou fechada interruptores abertos ou fechados e ocorr ncia de acontecimento ou
211. ele que resulta do fornecimento de uma concession ria p blica ou o resultante de um gerador Ainda de acordo com este documento os geradores de reserva ou de emerg ncia n o podem ser usados como a nica fonte de energia el ctrica para bombas de inc ndio mas podem ser usados em combina o com outras formas de fornecimento De qualquer uma das formas a fonte de energia e os cabos condutores el ctricos devem estar protegidos contra fogo ou danos mec nicos A fonte de alimenta o e a bomba devem ser ligados directamente para assegurar que o fornecimento de energia n o ser interrompido mesmo no caso de corte geral da instala o Para se falar sobre o funcionamento das bombas deve se referir n o s estes equipamentos mas sim todo o sistema uma vez que todos os subsistemas se encontram interligados Quando a central de bombagem se encontra estabilizada nomeadamente quando se encontra num estado adormecido dormant com a press o constante a jusante do sistema num valor pr estabelecido e com todos os seus componentes aptos a cumprir as fun es para os quais foram projectados fabricados e instalados estamos perante uma situa o de partida para explicar como expect vel o seu funcionamento Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 181 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Nesta situa o quando por qualquer raz o a p
212. emas altamente redundantes este tipo de avarias pode ser a raz o principal de avaria dos mesmos De que adianta ter um sistema com uma fiabilidade elevada resultante da utiliza o de componentes redundantes se existir uma causa comum de avaria a todos os seus componentes Pode se afirmar que as principais fontes de avaria de causa comum s o relativas engenharia e opera o podendo ser repartidas da seguinte forma Pallerosi 2007b Engenharia Projecto Falhas de concep o depend ncias protec es inadequadas erros de dimensionamento etc Falhas funcionais erros de l gica controlos inadequados medi es inadequadas etc Engenharia Constru o Falhas de fabrico controlo de qualidade inspec es e testes inadequados etc Falhas de instala o controlo de qualidade inspec es e testes inadequados inicio de opera o mal conduzido etc Opera o Projecto De salientar que o modo de falha se refere maneira pela qual verificada a incapacidade de um bem para cumprir uma fun o requerida enquanto a causa se refere raz o que origina a avaria NP EN 13306 2007 Neste sentido desaconselhada a utiliza o de modo de avaria Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 27 Cap tulo II Conceito RAMS Falhas de concep o repara es e testes imperfeitos calibra
213. ems EN 1050 Safety of machinery risk assessment EN 50126 Railway applications The specification and demonstration of reliability availability maintainability and safety RAMS ISO 17776 Petroleum and natural gas industries Offshore production installations Guidelines and tools for hazard identification and risk assessment Norsok Z 013 Risk and emergency preparedness analysis EN 1441 Medical Devices Risk Analysis As analises de risco propriamente ditas iniciaram se a partir dos anos 60 na industria nuclear com avalia es probabilisticas PRA Probabilistic Risk Assessment seguindo se estudos similares a partir dos anos 70 na industria quimica quantificando o risco QRA Quantitative Risk Assessment e dando origem a Directiva Seveso I e II Embora em termos gerais se mencione o risco relacionado com um determinado modo de falha referindo a sua probabilidade de ocorr ncia e a gravidade das suas consequ ncias pode se falar em an lise de risco para uma determinada actividade verificando o risco global atrav s de uma listagem de todas as suas potenciais consequ ncias e as correspondentes probabilidades associadas Rausand amp Hoyland 2004 Normalmente apenas as consequ ncias indesej veis s o consideradas Quantitativamente e com base no anteriormente descrito o risco por vezes definido como k Risco Ci p Cy po Cy Pe Cipi 3 1 i l o
214. enas aos conjuntos C e D Tamb m se verifica que os conjuntos A B e C s o subconjuntos de D e que A um subconjunto de B e de C Os diagramas de Venn s o um meio gr fico que permite visualizar de uma forma simples a teoria de conjuntos O conjunto universal normalmente apresentado por uma forma geom trica rectangular e quaisquer subconjuntos acontecimentos s o colocados no seu interior A Figura A3 1 representa o diagrama de Venn do exemplo anterior lan amento de um dado Q Figura A3 1 Representa o de conjuntos no diagrama de Venn Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 249 Anexo III Teoria das Probabilidades Nestes diagramas tamb m poss vel representar algumas opera es como a uni o de conjuntos a intersec o de conjuntos ou a complementaridade de conjuntos A Figura A3 2 mostra a opera o referente uni o de conjuntos Q Figura A3 2 Representa o da uni o de conjuntos Neste caso ficaria BUC 1 2 3 4 6 A Figura A3 3 mostra a opera o referente intersec o de conjuntos Q Figura A3 3 Representa o da intersec o de conjuntos Neste caso ficaria BNC 2 A A opera o de complementaridade encontra se graficamente representada atrav s da Figura A3 4 Q Figura A3 4 Representa o da complementaridade de conjuntos Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barr
215. enor escala para a ocorr ncia do acontecimento de topo Nesta fase o conhecimento profundo do equipamento e das suas caracter sticas funcionais mostra se fundamental para se alcan arem resultados mais confi veis Trata se de um tipo de equipamento que se encontra grande parte do seu ciclo de vida num estado dormant o que impossibilita a obten o de uma quantidade significativa de dados de vida e o consequente tratamento atrav s de metodologias tradicionais tendo em vista a obten o de resultados fiabil sticos Na fase de arranque determina se a probabilidade de sucesso na transi o do estado dormant para o estado de opera o activa correspondente segunda fase da Metodologia RODS No presente trabalho foram introduzidas abordagens novas de constru o de rvores de Falhas com recurso a portas l gicas din micas Pese embora o detalhe dado a estas novas ferramentas ao longo do texto estabeleceu se para a aplica o pr tica demonstrada uma estrutura apenas baseada em portas l gicas est ticas simplificando a abordagem realizada No entanto ficam dadas as indica es sobre a sua aplicabilidade para outros trabalhos onde n o seja poss vel restringir a rvore de Falhas apenas a portas l gicas est ticas Devido dificuldade em obter dados concretos assumiram se determinados pressupostos e estipularam se valores relativos s taxas de avaria para cada acontecimento b sico identificado Muitos destes
216. ensaios normais ensaios acelerados ALT ou os ensaios altamente acelerados HALT assim como os seus objectivos e aplica es t picas Foi explicada a no o de bem repar vel e bem n o repar vel descart vel acentuando as suas diferen as e a distin o na abordagem quando se realizam estudos de fiabilidade Apesar de n o se proceder ao seu desenvolvimento no presente trabalho tornou se imperioso referir o tema da fiabilidade humana e algumas metodologias actualmente usadas no c lculo deste factor que em muitas situa es pode ser a principal fonte de ocorr ncia de acidentes Referiram se as avarias de causa comum CCF como algo a ter em conta nas an lises de fiabilidade uma vez que a sua ocorr ncia tamb m poder ter grande influ ncia nos resultados obtidos Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 79 Cap tulo II Conceito RAMS Referiram se tamb m outros conceitos relacionados com a fiabilidade como por exemplo a distin o entre falha e avaria e entre acontecimentos dependentes e independentes Foram referidas as principais fun es associadas ao c lculo da fiabilidade como a fun o densidade de probabilidade de falha fiabilidade e probabilidade acumulada de falha assim como taxa de avarias tempo m dio de vida e fiabilidade condicional Ainda dentro do estudo de fiabilidade foi referida a import ncia do c
217. entemente variando a sua disponibilidade Tamb m deve ser tida em conta a dificuldade que muitas vezes ocorre em diagnosticar as referidas barreiras de seguran a Os requisitos funcionais de uma barreira de seguran a podem estar expl citos em regulamentos normas c digos de projecto etc ou em requisitos baseados em an lises de risco com o respectivo crit rio de aceita o definido A fiabilidade e disponibilidade de uma barreira de seguran a correspondem aos SIL exigidos pela IEC 61511 2002 sendo o seu n vel de confian a determinado como descrito no projecto ARAMIS j citado anteriormente Os requisitos SIL referentes an lise funcional de sistemas constantes na IEC 61508 1998 e na IEC 61511 2002 encontram se descritos na Tabela 3 4 Tabela 3 4 N veis de Integridade de Seguran a 1EC 61511 N vel de Modo Op Continua Integridade de Modo Baixa Solicita o Factor de Redu o do Frequ ncia de avarias Seguran a PFOD m dia Risco perigosas para realizar a SIL fun o h 4 gt 10 a lt 10 100000 a 10000 gt 10 a lt 10 3 gt 10 a lt 10 10000 a 1000 gt 10 a lt 107 2 gt 10 a lt 107 1000 a 100 gt 107 a lt 10 1 gt 102 a lt 107 100 a 10 gt 10 a lt 10 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 109 Capitulo III Risco Os dois modos de solicita o indicados na Tabela 3 4 referem
218. erem uma metodologia de c lculo para a disponibilidade e fiabilidade de sistemas em standby tendo em conta que os mesmos possuem taxas de avaria e de repara o diferentes Neste trabalho os autores introduzem o conceito de dormant failure referindo que ao introduzir se redund ncias para melhorar a fiabilidade e disponibilidade de um sistema tr s tipos de situa es podem ocorrer relativamente s propriedades dessas redund ncias standby nomeadamente Cold standby implica que os componentes inactivos t m uma taxa de avarias nula e n o podem avariar neste estado Hot standby implica que um componente inactivo tenha a mesma taxa de avarias que um componente em opera o Warm standby um caso interm dio que implica que um componente inactivo tenha uma taxa de avarias com um valor entre um hot standby e um cold standby a este ltimo caso que os autores denominam de dormant failure Quando se fala de equipamentos de protec o designados como barreiras de seguran a normalmente as suas falhas apenas s o reveladas aquando da solicita o situa o real ou teste S nesta fase se poder iniciar um processo de repara o ou troca de Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 130 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant componentes se tal for poss vel e vi vel Badia et al 2002 mostra
219. erminados acontecimentos e comportamentos e da tentando adivinhar o que poderia acontecer Naturalmente estas tentativas de previs o apresentam hoje uma incerteza muito menor da que se verificava no passado gra as evolu o dos m todos e ferramentas actuais ao dispor dos t cnicos para tratar a informa o referente aos dados recolhidos Os m todos de an lise de fiabilidade e risco desenvolveram se fortemente ao longo dos ltimos anos tendo se come ado a efectuar este tipo de estudos durante a Segunda Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 11 Cap tulo II Conceito RAMS Guerra Mundial abordando quest es relacionadas com o desempenho de componentes e sistemas durante as miss es a reas Estados Unidos ou com a probabilidade de falha do sistema de m sseis Alemanha passando posteriormente por outras reas como a espacial ou as instala es nucleares e generalizando se por fim a outros tipos de ind stria Uma descri o completa da hist ria desenvolvimento e objectivos da engenharia da fiabilidade desde 1941 at 1986 pode ser analisada na obra publicada por Kececioglu 2002 Quest es como Durante quanto tempo o equipamento capaz de funcionar sem falhar ou Qual o momento adequado para fazer a substitui o de determinado componente antes que o mesmo falhe s o perguntas que o estudo da fi
220. es de Falhas din micas Tabela 2 3 Portas l gicas din micas Porta l gica Depend ncia Funcional Gate FDEP Utilizada para indicar que todos os acontecimentos dependentes ocorrem quando o acontecimento despoletador trigger ocorre Porta l gica Sobressalente Gate SPARE Utilizada para incluir a utiliza o de sobressalentes num sistema O output verifica se se a falha de todos os sobressalentes ocorrer Hot Spare Warm Spare Cold Spare Porta l gica E Priorit rio ou E Sequencial Gate Priority AND O output s se verifica se um e outro input se verificarem numa determinada sequ ncia Porta l gica Sequ ncia For ada Gate SEQ Utilizada para for ar a ocorr ncia de acontecimentos numa determinada ordem O output acontece apenas quando todos os inputs ocorrem numa dada ordem esquerda para a direita A porta FDEP composta por um acontecimento despoletador ou gatilho trigger e um conjunto de componentes dependentes Quando o acontecimento despoletador ocorre causa a falha dos componentes dependentes Atrav s desta porta pode se representar a ocorr ncia de falhas simult neas devido a um acontecimento nico O designado efeito de domin pode ser tamb m representado atrav s de portas FDEP em cascata A pr xima figura mostra uma representa o gr fica da porta FDEP Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras d
221. es sociais aspectos de seguran a e de conforto dos colaboradores ter mais preocupa o com as quest es ambientais aumentar a qualidade dos produtos construir rela es mais fortes com os fornecedores e distribuidores cuidar da imagem e prestigio da organiza o cumprir a legisla o dar uma resposta r pida s necessidades do mercado etc Assim as empresas ter o que encontrar meios para produzir ao custo mais econ mico o que na maior parte das vezes passa por uma gest o eficaz dos seus activos evitando as suas falhas ou resolvendo as o mais r pido poss vel Para que este objectivo seja alcan ado s o realizados novos estudos ou utilizadas metodologias de an lise j testadas e comprovadas Nesta vertente quer nos estejamos a referir a simples componentes ou a sistemas complexos quer sejam bens repar veis ou bens descart veis ou independentemente da fase do seu ciclo de vida sobre a qual incidem os estudos referentes Fiabilidade Disponibilidade e Manutibilidade dos bens transmitem a Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 7 Cap tulo II Conceito RAMS preocupa o por parte da engenharia em optimizar determinados processos e estabelecer novas abordagens Desta forma muitas metodologias e ferramentas t m surgido e obtido xito ao longo dos ltimos anos ajudando quem se interessa por estas reas na tomada de
222. esmo sob influ ncia deste Conforme descrito por Neogy et al 1996 o termo fiabilidade e efic cia relatam o sucesso das barreiras de seguran a em mat ria de protec o A fiabilidade relaciona se com a capacidade de resistir a avarias enquanto a efic cia de uma barreira demonstra como essa mesma barreira se comporta na protec o do perigo espec fico De acordo com a Tabela 3 3 que reflecte um estudo feito por Hollnagel 2004 s o apresentados alguns requisitos para as barreiras de seguran a Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 107 Capitulo III Risco Tabela 3 3 Requisitos para as barreiras de seguran a Crit rio Requisito espec fico Adequa o Capaz de prevenir todos os acidentes dentro do projecto Cumprir os requisitos legais normas regulamentos N o deve exceder as capacidades do sistema prim rio Se uma barreira inadequada dever o ser criadas barreiras adicionais Disponibilidade Fiabilidade Quando a barreira activada todos os sinais devem ser detect veis As barreiras activas devem identificar avarias seguras possuir auto teste ou ser testadas regularmente As barreiras passivas devem ter uma rotina de inspec o Robustez Capaz de suportar acontecim extremos inc ndio inunda o A barreira n o deve ser desactivada com a entrada de outras Barreiras Duas barreiras n o devem se
223. estadas semanalmente cerca de 10 ou 30 minutos conforme sejam respectivamente accionadas por motores el ctricos ou motores diesel Nestes testes tamb m se avalia a perda de fase ou invers o da mesma Anualmente cada bomba deve ser testada nas condi es de caudal m nimo caudal nominal e caudal m ximo Todas as situa es consideradas anormais devem ser anotadas e corrigidas Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 178 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia 6 2 4 3 Meios de accionamento As bombas usadas no combate a inc ndio podem ter basicamente tr s meios de accionamento Valentine amp Isman 2006 nomeadamente Motores el ctricos Motores diesel Turbinas a vapor Embora aqui referenciadas as turbinas a vapor n o s o actualmente usadas para o accionamento das bombas de inc ndio Assim apenas os dois primeiros tipos de motor s o normalmente utilizados De referir que at 1974 tamb m estavam dispon veis motores a gasolina mas devido alta volatilidade deste combust vel deixaram de ser aplicados Os motores el ctricos apresentam algumas vantagens tais como a limpeza a isen o de ru do o custo a necessidade de pouca manuten o e a sua dimens o No entanto apresentam a desvantagem de necessitarem de energia el ctrica para funcionar O motor diesel embora n o tenha o condicionalismo apontado
224. exo Distribui es Estat sticas Onde Ti Tempo de avaria de ordem i N N mero de avarias ocorr ncias acumulado To Tempo final ou total Se a taxa de avarias for aproximadamente constante designa se por Processo de Poisson Homog neo HPP caso contr rio um Processo de Poisson N o Homog neo NHPP A regra de decis o especificada em rela o a um determinado n vel de signific ncia a Este valor definido por n s e corresponde probabilidade de erradamente se rejeitar a hip tese nula Hj quando ela verdadeira designando se este erro por Erro Tipo ou probabilidade de erradamente n o rejeitar aceitar a hip tese nula Hg quando H hip tese alternativa verdadeira designando se este erro por Erro Tipo II Normalmente a 1 5 ou 10 Este valor de refer ncia tamb m designado por vezes de valor cr tico lido na Tabela de Distribui o Normal ver Anexo II e comparado com o valor da estat stica de teste calculado atrav s da express o A1 19 ou A1 20 Na pr tica se estamos a analisar determinados equipamentos e recolhemos os tempos at avaria nesses equipamentos utilizamos estes dados e o tempo total de funcionamento do conjunto analisado para obter o valor da ET Se por exemplo ET 0 2272 e se a regra de decis o for 5 bilateral estamos perante a situa o retratada pela Figura A1 4 a 2 2 5 DONS a 2 2 5 1 96 0 1 9
225. ezes complicada pois necess rio avaliar essas incertezas Trata se de um processo onde se estima o risco envolvido em cada op o seguido de uma avalia o e tomada de decis o pela op o mais favor vel assumindo o risco ou por vezes transferindo o para terceiros ex seguros A aceita o do risco tem normalmente a ver com o que se considera serem os valores m ximos admiss veis para cada situa o espec fica A primeira defini o conhecida de risco citada na literatura aparece na obra Logic or the Art of Thinking Arnauld amp Nicole 1996 publicada pelo Port Royal Monastery em Inglaterra no ano de 1662 onde risco definido como sendo O medo do dano harm que dever ser proporcional n o s gravidade do dano mas tamb m probabilidade de ele acontecer Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 81 Capitulo III Risco A no o de risco e a sua percep o pelo p blico tem evolu do com o tempo No entanto a avalia o matem tica do risco relativamente recente S em meados do s c XX que se desenvolveram as ferramentas matem ticas necess rias para um tratamento cient fico mais rigoroso deste problema Quando os riscos s o identificados e avaliados pode se ent o considerar se s o aceit veis ou n o obvio que esta tomada de decis o deve ser feita dentro de pressupostos realistas e objecti
226. f Failure On Demand ou An lise de Camadas de Protec o LOPA Layer Of Protection Analysis Partiu se da no o generalizada de risco para particularizar uma tem tica espec fica ou risco espec fico nomeadamente o Risco de Inc ndio uma vez que nos cap tulos seguintes ser dado especial relevo an lise de equipamentos considerados barreiras de seguran a destinados a controlar ou mitigar este tipo de acontecimento Trata se de uma rea de grande preocupa o havendo a necessidade de se efectuarem estudos e desenvolver novas metodologias de an lise no que respeita preven o e protec o deste tipo de eventos No presente cap tulo fez se precisamente a diferencia o entre preven o e protec o enunciando os factores que contribuem para a exist ncia de risco de inc ndio apontando as medidas de protec o como forma de minimizar a gravidade das consequ ncias Apresentou se um hist rico de acontecimentos relacionados com acidentes resultantes da ocorr ncia de inc ndios de forma a mostrar a import ncia do tema e algumas metodologias ou abordagens sobre o assunto quer quanto probabilidade de ocorr ncia como quanto s consequ ncias As barreiras de seguran a devido particularidade de normalmente se encontrarem num estado espec fico denominado dormant podem se considerar especiais do ponto de vista da an lise de risco de uma instala o Assim pode se considerar toda a anter
227. f Fault Trees IEEE Trasactions on Reliability Vol 45 pp 422 425 EN 12845 2004 A2 2009 Ed 2009 Fixed firefighting systems Automatic sprinklers systems Design installation and maintenance IPQ ETI M C OGAJI S 0 T amp PROBERT S D 2007 Integrating reliability availability maintainability and supportability with risk analysis for improved operation of the Afam thermal power station Applied Energy Vol 84 pp 202 221 FARD N amp LI C 2009 Optimal simple step stress accelerated life test design for reliability prediction Journal of Statistical Planning and Inference Vol 139 pp 1799 1808 FERNANDEZ P 1996 Probabilistic fire analysis capabilities applications and weak points Nuclear Engineering and Design Vol 167 pp 77 83 FERREIRA L A 1998 Uma Introdu o Manuten o Publind stria ISBN 972 95794 4 X Porto FONTANA M FAVRE J P amp FETZ C 1999 A survey of 40 000 building fires in Switzerland Fire Safety Journal Vol 32 pp 137 158 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 217 Refer ncias FREITAG S BEER M GRAF W amp KALISKE M 2009 Lifetime prediction using accelerated test data and neural networks Computers and Structures Vol 87 pp 1187 1194 GALI LEO v3 0 2004 Dynamic Fault Tree Analysis Tool Exelix University of Virginia USA GARCi A GARCIA P LOPEZ
228. ficuldades Boudali amp Dugan 2005 prop em uma nova metodologia para an lise da fiabilidade baseada em redes Bayesianas BN Bayesian networks para fazer face ao problema do aumento da complexidade de comportamentos e interac es de componentes assim como ao crescimento do n mero de estados A quest o do crescimento do n mero de estados de um modelo de Markov tamb m referida por Guo amp Yang 2008 que afirmam que quanto mais complexo for o sistema mais o modelo manual de Markov se torna fal vel e maior o tempo consumido o que pode levar os t cnicos a evitar a sua utiliza o apesar da exist ncia de algumas aplica es inform ticas Estes autores desenvolveram uma metodologia baseada na Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 57 Cap tulo II Conceito RAMS decomposi o encontrando subsistemas independentes e tendo em conta zero avarias avarias seguras avarias perigosas detectadas e avarias perigosas n o detectadas Da mesma forma Knegtering amp Brombacher 2000 apresentam um m todo para reduzir de forma acentuada o esfor o de c lculo em an lises quantitativas de seguran a e fiabilidade para determina o dos SIL Safety Integrity Levels combinando os benef cios dos modelos de Markov com o modelo RBD Reliability Block Diagram Atrav s de um exemplo os autores mostram como um c lculo que demora
229. fun es Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 66 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS gt Utiliza o de ligas diferentes em zonas e componentes diferentes de modo a permitir pela an lise de part culas em suspens o no leo identificar a sua proveni ncia indicando a zona que est a ser afectada por desgaste gt Outros Quando se fala em repara o ha que ter o cuidado em separar de uma forma clara o que corresponde s ac es t cnicas de manuten o e o que inerente a atrasos administrativos ou log sticos ex espera pela chegada de pe as sobressalentes De acordo com a diversidade de bens e variedade de procedimentos de repara o os valores da manutibilidade variam de forma significativa apresentando casos em que a reposi o em servi o praticamente instant nea e outras situa es onde se necessita mais tempo A manuten o correctiva pode ser quantificada atrav s do tempo m dio para reparar MTTR Mean Time To Repair No entanto este tempo inclui diversas actividades normalmente divididas em tr s grupos nomeadamente O Connor 1999 Tempo de prepara o encontrar a pessoa para o servi o desloca o obter as ferramentas e equipamento de teste etc Tempo de manuten o efectivo tempo exclusivo para fazer a tarefa Atrasos Tempo log stico como por exemplo esperar por sobressalen
230. gem pode se recorrer ao exemplo cl ssico de bolas brancas e bolas pretas cujo objectivo estimar a percentagem de cada um destes tipos de bolas que se encontram num determinado universo Imaginemos uma piscina gigante cheia de bolas e comecemos por retirar uma pequena amostra de 10 unidades contando se quantas bolas pretas se encontram nessa mesma amostra Imaginemos que cont mos 4 bolas pretas ou seja com base nesta amostra estima se em 40 o n mero de bolas pretas dentro da referida piscina Se repetirmos mas agora com uma amostra de 1000 bolas poderemos obter por exemplo quantidades de bolas pretas entre 445 e 495 correspondendo a estimativas entre 44 5 e 49 5 o que traduz uma varia o da estimativa muito menor Assim podemos afirmar que quanto maior for a quantidade da amostra mais apurada ser a nossa estimativa Desta forma pode se afirmar que a incerteza referente ao valor real do par metro a estimar menor quando possu mos mais informa o Esta quest o da incerteza associada a um determinado c lculo de fiabilidade pode traduzir o resultado de dois tipos de incertezas as que se relacionam com os dados analisados e as que reflectem as incertezas inerentes ao pr prio modelo utilizado na determina o dos valores Para um sistema a variabilidade no c lculo de determinado par metro pode traduzir se pela soma das v rias incertezas parciais em jogo Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreir
231. gia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 83 Capitulo III Risco equipa multidisciplinar constitu da por pessoas operacionais do terreno respons veis pela manuten o especialistas em an lise de risco e gest o entre outros Ap s esta fase passa se identifica o das sequ ncias de acontecimentos que os potenciais perigos anteriormente identificados podem originar assim como os acontecimentos finais dessas sequ ncias Entre as v rias t cnicas dispon veis salienta se a rvore de Acontecimentos ETA Event Tree Analysis e a rvore de Falhas FTA Fault Tree Analysis ambas j referidas no Cap tulo II Normalmente a rvore de Falhas usada para calcular a probabilidade de ocorr ncia de um dado acontecimento e a rvore de Acontecimentos para determinar a probabilidade das v rias consequ ncias poss veis desse mesmo acontecimento Outra ferramenta normalmente utilizada a t cnica HAZOP Hazard and Operability que considera desvios aos atributos dos objectos Estes atributos incluem quantidades f sicas como caudais temperaturas press es concentra es for as tempos etc A t cnica HAZOP utiliza determinadas palavras guia para especificar acontecimentos mw sm mw anormais tais como n o mais menos antes e depois entre outras Posteriormente as causas relativas aos desvios assinalados s o tamb m inve
232. gnificativo na probabilidade de falha do sistema quando solicitado PFOD O Cap tulo V serve para apresentar uma metodologia para an lise de barreiras de seguran a no estado dormant designada Metodologia RODS Reliability Of Dormant Systems Esta metodologia permite determinar a fiabilidade deste tipo de bens com especial realce na fase de arranque obtendo se assim um indicador do maior ou menor sucesso desses sistemas quando s o necess rios Atrav s da constru o de uma rvore de Falhas e identifica o dos acontecimentos b sicos relativos aos componentes de suporte e suas interliga es funcionais poss vel efectuar inicialmente uma an lise qualitativa sendo posteriormente realizada uma an lise quantitativa e uma an lise de sensibilidade No Cap tulo VI demonstra se a metodologia proposta no cap tulo anterior atrav s de um exemplo pr tico descrito o sistema em estudo e realizada uma An lise de rvore de Falhas FTA verificando a exequibilidade da primeira fase da metodologia RODS para este caso espec fico efectuada uma an lise qualitativa com a respectiva determina o dos conjuntos de corte m nimos seguida de uma an lise quantitativa onde se determinam os valores de indisponibilidade para os acontecimentos b sicos acontecimentos interm dios e principalmente para o acontecimento de topo Tamb m se reveste de car cter de grande import ncia a an lise de sensibilidade realizada uma vez que
233. guran a A primeira descreve os modos atrav s dos quais genericamente poss vel prevenir ou proteger contra o transporte de massa energia ou informa o de uma forma descontrolada A segunda refere se aos meios pelos quais as fun es das barreiras de seguran a s o realizadas Ou seja trata se simplesmente de distinguir entre o que as barreiras fazem fun es e o que as barreiras s o sistemas De acordo com um estudo muito completo sobre este tema Sklet 2006 as barreiras de seguran a s o meios f sicos e ou n o f sicos planeados para prevenir controlar ou mitigar acontecimentos indesej veis ou acidentes Planeado significa que pelo menos um dos meios referidos tem como objectivo a redu o do risco Prevenir significa reduzir a probabilidade do acontecimento perigoso controlar tem a ver Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 100 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco com a limita o da extens o ou dura o desse acontecimento enquanto mitigar reduzir os seus efeitos Acontecimentos indesej veis s o todos os que se referem a avarias t cnicas erros humanos acontecimentos externos ou uma combina o destes que possa conduzir a potenciais perigos enquanto acidentes se refere a acontecimentos n o desejados ou n o planeados que levam a danos humanos ambientais ou em equipamento Se a fun o realizada com sucesso isto
234. horas pode ser reduzido a meros segundos com a aplica o de micro modelos de Markov Numa FTA e em alguns casos a determina o dos conjuntos de corte m nimos minimal cut sets n o depende apenas da ocorr ncia em simult neo dos acontecimentos b sicos mas tamb m da sequ ncia com que ocorrem Long et al 2000 chamam SFL sequential failure logic a este tipo de l gica de avaria No seu trabalho estes autores referem uma compara o entre o modelo SFL e o modelo de Markov onde se mostra que os dois modelos s o consistentes entre si Resultante do facto das Arvores de Falhas tradicionais ou est ticas n o poderem conter depend ncias sequenciais e funcionais entre os componentes de um sistema foram desenvolvidas algumas ferramentas que convertem a descri o din mica de um sistema amp 2004 desenvolvido na Universidade da numa MC como o caso do software Galileo Virg nia nos Estados Unidos da Am rica fazendo uso de portas l gicas especiais din micas e desta forma permitindo modelar substitui es de componentes por sobressalentes falhas que ocorrem apenas quando se verifica uma certa ordem depend ncias que propagam a avaria de um componente a outros e avarias que apenas podem ocorrer numa ordem pr definida Desta forma e resumindo podem se considerar as Arvores de Falhas em dois tipos Est ticas Din micas Os tipos de portas l gicas utilizadas na constru o das Arvores de Falhas
235. ica de seguran a SMS Gest o de transportes Pol tica e Gest o Custo de equipamento Ambiente local Ambiente Informa o topogr fica Densidade populacional Normas Textos e conhecimento hist rico Regulamentos e documentos Conhecimento hist rico Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 96 Industriais de Risco Elevado Cap tulo III Risco Tabela 3 2 Dados de sa da GRUPO TIPO Ac es Z Recomenda es Gest o Modifica es Procedimentos de forma o e opera o Lista de erros Estimativa lista de riscos Lista dos efeitos de domin Lista de causas consequ ncias da avaria Listagem Lista de actividades criticas Lista de modos de falha Lista de fontes de igni o Lista de locais vulner veis Lista dos principais cen rios Taxa de avarias Fiabilidade Probabilidade de cen rios ou danos Probabil stico Frequ ncia de acidentes N vel ou ndice de risco Severidade ou criticidade a ndice de inc ndio ou explos o Hierarquiza o 5 y Indice de fugas t xicas ndice de risco organizacional Classifica o do tipo de risco Para cada uma das metodologias apresentadas s o enunciados no referido artigo os respectivos campos de aplica o A evolu o das metodologias de an lise de risco aponta que devam ser aplicados m todos simples com um resultado final tipo ndice de risco A hierarquiza o 3a fas
236. idade do investimento quer na fase de explora o seleccionando as melhores pol ticas de manuten o e introdu o de melhorias ou at mesmo na fase de desactiva o atrav s da an lise do melhor momento para se proceder substitui o ou abate do equipamento Estas decis es fundamentam se em conceitos b sicos de fiabilidade e manutibilidade assentando na maioria dos casos em princ pios de racionalidade econ mica No que respeita fiabilidade analisa se e estima se a frequ ncia com que o bem ir avariar resultado de algumas caracter sticas intr nsecas projecto e fabrico e de algumas caracter sticas extr nsecas condi es de carga condi es ambientais enquanto no campo da manutibilidade se pondera a aptid o do bem para ser sujeito a manuten o como por exemplo a facilidade de acesso a ergonomia ou a seguran a Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 10 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS Todas as caracter sticas anteriormente enunciadas v o de uma forma ou outra influenciar a percentagem de tempo em que o bem se encontra efectivamente em condi es para cumprir a sua fun o ou a probabilidade do mesmo se encontrar em condi es operacionais num momento futuro ou seja a sua disponibilidade operacional Desta forma ter se em conta o tempo m dio de bom funcionamento entre interven es de manuten
237. iferentes de edif cios e encontra se preparado para determinar a frequ ncia de igni o em edif cios com uma rea total por piso de 100 a 20 000 m Nesta abordagem distinguem se os edif cios que possuem sistemas de extin o autom tica dos restantes Tamb m se chegou conclus o que o factor mais importante que afecta o desempenho da for a de combate o tempo que a mesma leva a viajar at ao local do acidente pelo que uma detec o e uma resposta mais lenta reduzir o significativamente as hip teses de sucesso Como consequ ncias do inc ndio contabilizam se as perdas econ micas relacionando as mesmas com a rea total do compartimento Quanto s consequ ncias e devido diversidade de tipos de ind stria a sua localiza o a sua implanta o e as v rias pol ticas de gest o manuten o e seguran a pode se afirmar que cada caso um caso requerendo tamb m este aspecto uma an lise cuidada Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 117 Capitulo III Risco Fontana et al 1999 mostram que segundo um estudo realizado na Sui a no per odo 1986 1995 ocorreram neste pa s cerca de 335 000 inc ndios em edif cios S no cant o de Berna verificaram se cerca de 1538 inc ndios no sector industrial sendo os preju zos valorizados em cerca de 66 703 milh es CHF 1 US 1 48 CHF data De acordo com outro estudo efect
238. ilidade Instituto Superior de Engenharia de Lisboa LEIT O A 1999 Notas da Disciplina de M todos Quantitativos de Gest o Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto PALLEROSI C 2006 Confiabilidade a Quarta Dimens o da Qualidade Conceitos B sicos e M todos de C lculo Volume 1 Reliasoft Brasil Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 238 Industriais de Risco Elevado Anexo II Tabela da Distribui o Normal AN EXO II TABELA DA DISTRIBUI O NORMAL Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 239 Anexo II Tabela da Distribui o Normal Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 240 Industriais de Risco Elevado Anexo II Tabela da Distribui o Normal TABELA DA DISTRIBUI O NORMAL PADR O z P Z lt z 1 2 FASES RS ESSES EEI ECA EI ES 9 0 0 5000 0 5040 0 5080 0 5120 0 5160 0 5199 0 5239 0 5279 0 5319 0 5359 0 1 0 7 7 f 7 0 5398 0 5438 0 5478 0 5517 0 5557 0 5596 0 5636 0 5675 0 5714 0 5753 0 5793 0 5832 0 5871 0 5910 0 5948 0 5987 0 6026 0 6064 0 6103 0 6141 0 2 A E if E 03 oe oen oez oem Desa eaj Gere Dema Dorm Des oaj ossa DES osez DAMA DEMO 05756 GEIT oe oa oe esj oss DONO oses o7 070a 07088 or 077 o7 072A 2
239. ilidade tais como Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 15 Cap tulo II Conceito RAMS Produ o de componentes com um n vel de fiabilidade ptimo o que se traduz por m nimos valores do custo do ciclo de vida para o utilizador e ao mesmo tempo minimizando os custos para o fabricante sem comprometer a fiabilidade e qualidade do produto Produ o de componentes para uma vida expect vel baixando a probabilidade de ocorr ncia de avaria antes do tempo de miss o mas sem que se produza algo que perdurar muito mais tempo do que o necess rio Evitar avarias catastr ficas Veja se o exemplo da ind stria aeron utica e aeroespacial onde o estudo da fiabilidade de extrema import ncia e tem reflexos na seguran a deste tipo de transporte Reflectir as promessas ou requisitos que os produtos devem possuir no que respeita a valores anunciados Um cliente n o satisfeito poder ter consequ ncias desastrosas dependendo da import ncia desse cliente relativamente ao fornecedor Por curiosidade pode se referir alguns dados estat sticos que mostram que um cliente satisfeito pode indicar um produto a 8 pessoas enquanto um cliente insatisfeito contar em m dia a 22 pessoas a sua insatisfa o Pallerosi 2006 Aplica es cr ticas onde a fiabilidade factor chave A implementa o de um programa de fiabilidade apresenta algumas
240. iliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 207 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 208 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VII Conclus es e Trabalhos Futuros Capirvi VII CONCLUS ES E TRABALHOS FUTUROS 7 1 Conclus es da Tese O trabalho realizado pretende dar resposta ao objectivo proposto no Capitulo I tendo sido desenvolvida toda a tem tica relativa a barreiras de seguran a com base no enquadramento RAMS Para o efeito foi proposta uma metodologia de an lise a barreiras de seguran a tendo por base as particularidades e especificidades deste tipo de equipamentos muitas vezes fulcrais para a salvaguarda da vida humana ou para a continuidade das actividades econ micas Mostrou se a import ncia das an lises de risco realizadas em instala es industriais e de como uma gest o cuidada das barreiras de seguran a atrav s do conhecimento dos potenciais modos de falha e suas probabilidades de ocorr ncia pode ser determinante Saber a probabilidade de falha deste tipo de equipamentos sempre que s o solicitados pode dar uma ideia concreta aos respons veis pelas instala es do risco potencial permitindo decidir sobre a sua aceita o Nessa vertente foi abordado em particular o risco de inc ndio apresentando uma bar
241. incero e eterno agradecimento Gostava tamb m de agradecer aos meus colegas do Departamento de Engenharia Mec nica do ISEL Instituto Superior de Engenharia de Lisboa e em especial aos colegas da Sec o de Engenharia Industrial e Manuten o pelo incentivo e coragem que me deram ao longo deste trabalho Aos meus amigos Luis Saleiro e Jo o Ruivo pelo est mulo e amizade demonstrada desde sempre O meu agradecimento s Bombas Grundfos Portugal nomeadamente ao seu administrador Doutor Jos Costa e ao Eng Paulo Concei o por me facultarem alguns elementos referentes aos equipamentos estudados O meu agradecimento Relex Software Corporation e em especial a Horst Kuntscher Alemanha Cindy Lutz e Jake Moody Estados Unidos da Am rica pela ced ncia do programa inform tico utilizado na aplica o pr tica da presente disserta o e sem o qual n o teria sido poss vel alcan ar os resultados apresentados Finalmente mas n o menos importante minha esposa Ana Luisa e aos meus filhos David Alexandre e Ana Sofia que ao longo dos ltimos anos me perguntavam porque estava sempre a trabalhar no computador Agora j lhes posso dizer que em grande parte foi por isto vii viii i NDI CE RESUMO eepe ana e ARES OE A PN RU A e a i PSS WC ele hee tesla ace E E ct iii RESUME E E Ra GS v AGRADECIMENTO S ace seio dean polis id dade EOE DS do Ea EO A dae SA da ES SE vii INDICE mnan A a em ne eT
242. ine Hollnagel 2004 consoante as mesmas funcionem permanentemente ou apenas quando ocorrer uma sequ ncia de ac es detec o diagn stico e ac o ou durante um determinado per odo de tempo Hollnagel 2008 afirma ser suficiente caracterizar os sistemas das barreiras de seguran a em quatro tipos F sicas ou materiais Funcionais Simb licas Incorp reas F sicas ou materiais Na preven o de um acontecimento ou na mitiga o dos efeitos impedindo o transporte de massa energia ou informa o de um local para outro S o exemplos de barreiras f sicas os edif cios paredes port es cortinas corta fogo etc Este tipo de barreiras de seguran a possuem a caracter stica de n o ser necess rio haver um reconhecimento ou interpreta o por algu m para funcionar Funcionais Necessitam de uma ou mais pr condi es para actuar Algumas barreiras funcionais necessitam que algu m actue para lhe alterar o estado enquanto outras s o aut nomas dependendo de condi es externas Simb licas Necessitam da interpreta o de algu m o caso de sinais visuais ou sonoros avisos e alarmes entre outros Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 106 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco Incorp reas N o se encontram fisicamente presentes dependendo do conhecimento das pessoas Na ind stria este sistema de barreiras
243. inido pelo tipo de acontecimento ou estado Podem se distinguir os seguintes tipos de avaria De acordo com o grau de influ ncia na capacidade de trabalho em falha total ou parcial Atrav s do car cter f sico de aparecimento da avaria catastr fica avaria repentina e completa ou param trica gradual Se independente prim ria ou dependente secund ria de outras avarias Quanto ao tempo de exist ncia em falha est vel tempor ria ou intermitente Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 14 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS Condi es outro aspecto que tamb m deve ser cuidadosamente definido O tipo de aplica o condi es ambientais e outros factores diferenciadores em que o equipamento vai operar podem ter um impacto nos valores de fiabilidade a determinar Neste contexto importa especificar bem qual o tipo de fiabilidade que est a ser avaliado se a fiabilidade intr nseca em bancos de teste com condi es bem controladas ou se a fiabilidade operacional nas condi es reais de uso Tempo H que distinguir se estamos a falar de bens que devem funcionar um certo tempo de bens que funcionam intermitentemente ou uma nica vez dura o de uma miss o n mero de ciclos quilometragem etc ou se s o bens em cuja utiliza o n o se observa a interven o do tempo explosivos A fiabilida
244. interm dios tal como apresentado na Tabela 6 6 Tabela 6 6 Indisponibilidade m dia associada aos acontecimentos interm dios Al Indisponibilidade m dia All 0 039007 AI2 0 112867 AI3 0 345602 AI4 0 000325 AI5 0 080959 AI6 0 002431 AI7 0 018546 AI8 0 237304 AI9 0 157364 AI10 0 129842 AI11 0 003816 AI12 0 223909 AI13 0 072450 AI14 0 013272 AI15 0 145737 De igual forma apresentam se na Tabela 6 7 as indisponibilidades m dias associadas a cada acontecimento b sico que no fundo resultam da aplica o da express o 4 39 tendo em conta os par metros individuais 1 7 Os resultados apresentados reflectem a propens o para a ocorr ncia de avarias ocultas sendo tamb m influenciados pelo per odo entre testes ou ensaios que quanto mais alargado for maior ser o valor da indisponibilidade m dia Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 198 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Tabela 6 7 Indisponibilidade m dia associada aos acontecimentos b sicos AB Indisponibilidade m dia AB Indisponibilidade m dia AB1 0 001370 AB16 0 027270 AB2 0 094869 AB17 0 059975 AB3 0 069046 AB18 0 048374 AB4 0 094869 AB19 0 078890 AB5 0 013761 AB20 0 048374 AB6 0 030609 AB21 0 027270 AB7 0 008287 AB22 0 020547 AB8 0 010345 AB23 0 115202 AB9 0 020547 AB24 0 115202 AB10 0 059975 AB25 0 059975 AB11 0 040533 AB26 0 078890 AB12
245. ional de Prevenci n de Danos y P rdidas ISBN 84 85597 91 5 Madrid CHARRUAU S GUERIN F DOMINGUEZ J amp BERTHON J 2006 Reliability Estimation of Aeronautic Component by Accelerated Tests Microelectronics Reliability Vol 46 pp 1451 1457 CHEW S DUNNETT S amp ANDREWS J D 2010 Aircraft mission reliability modelling with maintenance free operating periods 38th ESReDA Seminar P cs Hungary CHING J 2009 Equivalence between reliability and factor of safety Probabilistic Engineering Mechanics Vol 24 pp 159 171 COLOMBO S amp DEMICHELA M 2008 The systematic integration of human factors into safety analysis An integrating engineering approach Reliability Engineering amp System Safety Vol 93 pp 1911 1921 COULIBALY A HOUSSIN R amp MUTEL B 2008 Maintainability and safety indicators at design stage for mechanical products Computers in Industry Vol 59 pp 438 449 COURTOIS P amp DELSARTE P 2006 On the optimal scheduling of periodic tests and maintenance for reliable redundant components Reliability Engineering amp System Safety Vol 91 pp 66 72 DELVOSALLE C FIEVEZ C PIPART A FABREGA J C PLANAS E CHRISTOU M amp MUSHTAQ F 2005 Identification of reference accident scenarios in SEVESO establishments Reliability Engineering System Safety Vol 90 pp 238 246 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Inst
246. ior descri o relativa a esta tem tica como uma introdu o e uma ponte para o Cap tulo IV Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 121 Capitulo III Risco Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 122 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Capi TULO IV ANALISE DE BENS NO ESTADO DORMANT 4 1 Introducao De uma forma geral pode se considerar que o estado de um bem corresponde condi o em que o mesmo se encontra em determinado momento para cumprir a sua fun o De uma forma sint tica podem se indicar basicamente duas situa es relativamente ao estado dos equipamentos Situa o de indisponibilidade Situa o de disponibilidade Por vezes os equipamentos tamb m podem estar parcialmente dispon veis podendo apenas cumprir parte das fun es com que normalmente se encontram capacitados Por exemplo se for definido que uma electrobomba deve debitar um caudal de 100 m h 10 e por determinadas raz es se registar um caudal de apenas 85 m h poder se dizer que existe uma falha ou eventualmente afirmar que o referido equipamento se encontra parcialmente avariado uma vez que se regista efectivamente transfer ncia do flu do mas n o de acordo com os valores especificados De qualquer forma a partir
247. is o e controlo dever tamb m merecer especial aten o uma vez que dele dependem os sistemas supervisionados Sempre que um bem se encontra a desempenhar as suas fun es de seguran a nas condi es estabelecidas e durante um per odo de tempo determinado designa se por integridade da seguran a De acordo com normas internacionais IEC 61508 1998 estabelecem se n veis discretos de integridade de seguran a SIL Safety Integrity Level para especificar os requisitos das fun es de seguran a Ao n vel de integridade de maior valor SIL 4 corresponde o n vel de integridade de seguran a mais elevado Os conceitos t cnicos de seguran a s o baseados no conhecimento de NP EN 50126 2000 Situa es potencialmente perigosas do sistema Caracter stica de cada situa o potencialmente perigosa quanto gravidade das suas consequ ncias Crit rios de falha contr rios seguran a modos de falha probabilidade de ocorr ncia sequ ncia ou coincid ncia de acontecimentos estados operacionais condi es etc Manutibilidade dos bens facilidade para executar manuten o probabilidade de ocorr ncia de erros durante as ac es de manuten o tempo para se atingir um estado de seguran a etc Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 76 Industriais de Risco Elevado Capitulo II Conceito RAMS Sistema de explora o e manuten
248. is equipamentos logo fiabilisticamente o sistema calculado como um sistema paralelo activo Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 44 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS 2 3 10 Metodologias e ferramentas de apoio an lise fiabilistica As metodologias para estimar a fiabilidade de sistemas necessitam na maior parte dos casos de conhecimentos b sicos da teoria geral das probabilidades assim como a defini o de alguns dos seus conceitos fundamentais espa o amostral reuni o intersec o etc No Anexo III encontram se descritos alguns conceitos b sicos teoremas e axiomas referentes a esta teoria O c lculo ou determina o da fiabilidade de um sistema deve considerar a previs o anal tica de vida ou seja como a dura o influencia a fiabilidade Quando este m todo n o for poss vel dever se utilizar um m todo de simula o Para a determina o da probabilidade de falha ou sucesso de um sistema poss vel recorrer a v rias metodologias como RBD Reliability Block Diagrams FTA Fault Tree Analysis ETA Event Tree Analysis PN Petri Nets modelos de Markov ou modelo h bridos muitas vezes com recurso a simula o Cada uma destas t cnicas tem as suas vantagens e desvantagens e a sua escolha depende do sistema a ser modelado Neste cap tulo pretende se referir algumas das metodologias de uma forma simple
249. ise de equipamentos reais designados por barreiras de seguran a Assim o objectivo principal deste trabalho apresentar uma metodologia de an lise para os bens denominados barreiras de seguran a descrevendo um m todo de c lculo que permita determinar a disponibilidade deste tipo de sistemas tendo em conta as suas especificidades 1 3 Contribui es da Tese Relativamente ao tema s o apresentadas algumas abordagens existentes descrito o estado da arte em diversas mat rias proposta uma metodologia de an lise e efectuada uma aplica o pr tica dessa metodologia especificamente destinada a barreiras de seguran a normalmente presentes na maioria das instala es industriais de risco elevado Pretende se acima de tudo desenvolver algo que ultrapasse o conceito meramente te rico e matem tico apresentando um modelo com aplicabilidade potenciando alguma inova o e a passagem de novas abordagens cient ficas para a pr tica do campo industrial Com este trabalho pretendeu se tamb m colmatar alguma lacuna existente a n vel da investiga o e desenvolvimento nomeadamente sobre determinados equipamentos que Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 2 Industriais de Risco Elevado Capitulo Introdu o pela sua condi o e caracter sticas funcionais n o t m sido alvo de muitas an lises no campo da fiabilidade manutibilidade e disponibilidade
250. istemas de bombagem de gua contra inc ndios aproximadamente 95 segue a refer ncia Cepreven Neste documento Cepreven 2006 s o descritas recomenda es para o fabrico e instala o de sistemas de bombagem 6 2 4 Tipos de bombas Tal como referido anteriormente as primeiras bombas utilizadas no combate a inc ndio eram do tipo deslocamento positivo bombas de pist o ou bombas de carretos rotativos Norma Europeia elaborada pelo Comit Europ en des Assurances tendo como base a pol tica de preven o no mbito segurador e principalmente na rea dos sprinklers 21 Norma Europeia para sistemas fixos de combate a inc ndios sistemas de aspers o autom ticos Projecto instala o e manuten o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 175 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Actualmente apenas alguns sistemas utilizam este tipo de bombas tais como sistemas de espuma A maior parte das bombas de gua contra inc ndio s o do tipo centr fugo utilizando desta forma a for a centrifuga para aumentar a energia da gua Existem tamb m as bombas bipartidas Figura 6 1 onde a voluta que rodeia o impulsor se encontra dividida em duas partes Figura 6 1 Bomba bipartida Pode se tamb m referir as bombas in line e as bombas de eixo vertical Estas ltimas podem aspirar a gua que se encontra num n vel i
251. item sob determinadas condi es de uso ser mantido ou restaurado para um estado no qual pode cumprir as fun es requeridas quando a manuten o realizada em determinadas condi es e usando procedimentos e recursos prescritos Rausand amp Hoyland 2004 Monchy 1996 transcreve a manutibilidade da norma francesa AFNOR X 60 010 como sendo a Aptid o de um dispositivo a ser mantido ou restabelecido num estado que possa cumprir a fun o requerida em condi es de utiliza o desde que a manuten o seja realizada em determinadas condi es com os procedimentos e meios prescritos Como se pode observar as defini es anteriores s o muito similares Assim resumidamente a manutibilidade de um produto a sua capacidade expressa por uma probabilidade de e Ser convenientemente reparado ou seja colocar o bem avariado no estado considerado operacional e Num per odo de tempo conveniente e Sob condi es operacionais e ambientais especificadas e Por uma equipa ou operador habilitado Claramente a manutibilidade est relacionada com a fase de projecto do equipamento e com a aten o que nessa fase foi dada a aspectos como gt Boa acessibilidade Montagem das unidades concebida para substitui es r pidas Acesso a inspec es internas por meios alternativos ex fibras pticas Indicadores de vibra o Identifica o dos circuitos pelas cores convencionais VV VV WV Modulariza o de
252. ja o sistema encontra se em falha Todos os conjuntos de corte cut sets correspondem a todos os modos como o sistema pode falhar Um conjunto de cortes m nimo minimal cut set refere se mais pequena combina o de componentes que levam falha do sistema ou ocorr ncia do acontecimento de topo Se algum dos acontecimentos b sicos de um conjunto de cortes m nimo removido do conjunto a falha j n o ocorrer A listagem completa do conjunto dos cortes m nimos a maior preocupa o da an lise qualitativa de uma rvore de Falhas Sinnamom amp Andrews 1997 Os conjuntos de corte m nimos compostos por um elemento designam se por conjuntos de corte m nimos de primeira ordem com dois elementos designam se por segunda ordem e assim sucessivamente Os conjuntos de ordens mais baixas s o aqueles que devem ser analisados de forma a serem eliminados e assim melhorar o desempenho do sistema Ap s a determina o do conjunto dos cortes m nimo MCS a forma mais correcta de determinar a probabilidade do acontecimento de topo ser utilizar o m todo da inclus o exclus o Andrews amp Moss 2002 Cepin amp Mavko 2002 Desta forma se a rvore de Falhas tem n conjuntos de corte m nimos K onde i 1 2 n ent o o acontecimento de topo existe se pelo menos um conjunto de corte m nimo existir ou seja T K K K 2 13 P T U 2 14 ent o usando a express o da expans o inclus o exclus o
253. judar a compreender o c lculo da indisponibilidade m dia veja se a Figura 4 5 que mostra o comportamento gen rico de um componente onde X t representa o conjunto de estados poss veis 1 operacional e O avariado Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 138 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Componente renovado instantaneamente quando se realizam os testes i I 1 Tp Downtime t t Figura 4 5 Vari vel indicadora do estado de um componente NM A indisponibilidade m dia em cada per odo t por defini o OE we _Ip 4 4 T sendo o tempo m dio T p dado por Tp Df Od 4 5 0 Integrando por partes Tp F t dt 4 6 0 Logo f F dt oq __ 4 7 Sendo a sua complementar disponibilidade m dia dada por 2 De acordo com a express o 2 22 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 139 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Roa Ar 2 4 8 onde Ty corresponde ao tempo m dio de uptime no per odo As express es 4 7 e 4 8 s o precisamente as defini es da indisponibilidade e NM disponibilidade m dia respectivamente durante um per odo de tempo rt Assim para o c lculo destes indicadores pode se determinar a s
254. lada para um sistema composto por um nico detector 14 Uma vez que a indisponibilidade de um componente isolado dada pela express o 4 17 seria de esperar que a indisponibilidade do sistema paralelo de dois componentes fosse dada por A r 2 A r 4 ao contr rio da express o 4 43 que a correcta Tal diferen a deve se ao facto de a m dia de um produto n o ser igual ao produto das m dias Neste caso a n o utiliza o da express o 4 43 levaria a um resultado n o conservador Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 149 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Sistema Paralelo Restrito k n Para um sistema paralelo restrito 2 em 3 e assumindo os pressupostos anteriores a indisponibilidade do sistema dada por O r AT 4 44 Assim a indisponibilidade do sistema de detectores de inc ndio onde pelo menos dois dos detectores s o necess rios para o sistema ter sucesso ter o seguinte valor Q T 0 21x10 x2190 2 1x107 Sistema S rie Por fim para um sistema s rie de dois detectores de inc ndio independentes e voltando a assumir se os mesmos pressupostos poder se determinar a indisponibilidade do sistema atrav s da express o 4 45 A A T LAT AE Q z 3 3 3 4 45 O que significa que a indisponibilidade de um sistema s rie pode ser determina
255. lativa Ao repetir um teste N vezes observa se a ocorr ncia do acontecimento E em N casos Pode se dizer que a frequ ncia relativa de ocorr ncia do acontecimento E dada por Ni A3 1 x Quando N se torna um valor elevado N00 designa se a este limite a probabilidade associada ao acontecimento E ou P E Assim li N P E 7 WES A3 2 Esta probabilidade possui algumas propriedades como O lt P E lt 1 Se P Ei 1 ent o o acontecimento E certo Se P E 0 ent o o acontecimento E imposs vel A3 4 Opera es com probabilidades Na realiza o de um teste ou ensaio consideremos a possibilidade de apenas dois resultados nomeadamente o acontecimento A e o acontecimento B Suponhamos tamb m que A e B s o mutuamente exclusivos A e B n o podem ocorrer em simult neo Desta forma a express o que traduz a ocorr ncia de A ou B dada por P A ou B P A P B A3 3 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 244 Industriais de Risco Elevado Anexo III Teoria das Probabilidades Esta rela o denominada como a regra da adi o das probabilidades podendo ser aplicada a acontecimentos mutuamente exclusivos Para acontecimentos que n o s o mutuamente exclusivos dever ser usada uma express o mais geral para a determina o da probabilidade P A ou B tal como mostra a express o A3 4 P AouB P A P B P A e B A3 4
256. lculo da fiabilidade de componentes e apresentadas no Anexo I as principais distribui es estat sticas mais em pormenor No seguimento deste tema remeteu se para o Anexo IV o c lculo da fiabilidade de sistemas de acordo com o tipo de arranjo em que os componentes que os constituem se encontram s rie paralelo standby k n etc Para o c lculo da fiabilidade descreveram se alguns m todos como a rvore de Acontecimentos os diagramas de Blocos de Fiabilidade as Redes de Petri e as rvores de Falhas Neste aspecto em particular aprofundou se a metodologia de An lise de rvores de Falhas distinguindo as rvores est ticas das din micas e apresentando as raz es que levaram a evoluir das primeiras para as ltimas O segundo factor explicado em detalhe foi o conceito de Manutibilidade Neste tema partiu se da sua defini o e da tradu o da manutibilidade como uma probabilidade Verificaram se alguns aspectos e caracter sticas que se devem ter em conta na fase de projecto com vista melhoria da manutibilidade e mostrou se neste contexto a diferen a entre o que propriamente se entende como ac es t cnicas de manuten o e quest es como atrasos log sticos ou administrativos Desta forma aproveitou se para demonstrar que relativamente aos tempos de recoloca o em servi o de um determinado bem tamb m se podem ajustar as distribui es estat sticas usadas nos estudos de fiabilidade O terceiro conceito a ser referi
257. lelo correspondem a redund ncias activas ou passivas standby e que todas as avarias de causa comum CCF Common Cause Failures devem ser consideradas Cada componente do sistema ter um ndice de import ncia com base no que se considera a sua influ ncia individual no valor da fiabilidade do sistema sendo para tal fundamental conhecer a sua distribui o de avarias e a sua correspondente posi o no sistema em an lise De um modo geral a aplica o de redund ncias baseia se no pressuposto de que o componente prim rio n o permite alcan ar o desejado valor de fiabilidade ou o custo para o fazer atingir elevado A utiliza o de redund ncias por exemplo justificada em sistemas cr ticos onde a consequ ncia da avaria poder levar a situa es catastr ficas As redund ncias podem ser activas ou passivas necessitando estas ltimas de detectores comutadores ou sensores comutadores devendo tamb m ser considerada a sua probabilidade de falha nos sistemas onde estejam inclu dos Conv m referenciar que por vezes existe uma diferen a entre o modelo f sico e o modelo de fiabilidade Isto quer dizer por exemplo que podemos ter fisicamente um arranjo tipo s rie como por exemplo duas caldeiras ligadas em s rie para aquecer gua a uma determinada temperatura mas em termos de fiabilidade as duas caldeiras funcionam uma como reserva da outra uma vez que a temperatura pretendida alcan ada por qualquer um dos do
258. lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 194 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Da leitura desta listagem podem se retirar algumas conclus es significativas De facto analisando a import ncia de cada conjunto de corte relacionada directamente com a ordem do mesmo verifica se a exist ncia de apenas 1 um conjunto de corte de primeira ordem 80 oitenta conjuntos de segunda ordem 56 cinquenta e seis conjuntos de terceira ordem e apenas 8 oito conjuntos de quarta ordem Assim dever se dar fundamental import ncia ao acontecimento relacionado com o conjunto de corte de primeira ordem que no presente estudo se refere com uma avaria de causa comum CCF relacionada com erro humano e que corresponde situa o de inadvertidamente se deixar a v lvula de seccionamento sa da do colector de compress o fechada Deste facto resulta a falha no arranque da central de bombagem de gua contra inc ndios uma vez que o abaixamento da press o na rede de extin o n o detectado pelos pressostatos de arranque e seguran a quer da electrobomba principal quer da motobomba diesel Infelizmente esta uma situa o que ocorre com alguma frequ ncia inviabilizando a primeira fase funcional da barreira de seguran a Normalmente esta situa o ocorre ap s uma interven o de manuten o teste ou ensaio ou por acto deliberado ou intencional Numa an lise meramente qualitativa
259. lures Avaliar o risco de um determinado produto Fornecer documenta o com resultados anal ticos Investigar acidentes ou incidentes Analisar a influ ncia de redund ncias Analisar e reduzir os erros humanos na opera o numa l gica funcional Com a aplica o da metodologia FTA pretende se fundamentalmente ter uma vis o clara e detalhada do projecto processo ou sistema e uma diminui o das falhas cr ticas e acidentes considerados graves A grande vantagem de uma FTA prende se com o facto de ser um m todo orientado para os acontecimentos e ser um m todo gr fico o que a torna de certa forma de f cil compreens o A grande desvantagem de uma FTA relaciona se com a circunst ncia dos acontecimentos indesej veis que conduzem at ao acontecimento de topo terem de ser conhecidos por antecipa o necessitando tamb m que o analista tenha conhecimento profundo sobre o sistema podendo dessa forma por vezes ser um processo moroso As seguintes etapas devem ser seguidas na estrutura o e aplica o de uma An lise de rvore de Falhas 1 Definir com clareza o acontecimento de topo ex falha de um produto 2 Estruturar o sistema para se ter uma vis o clara e objectiva identificar componentes pontos cr ticos e n veis de risco Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 52 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS 3
260. m aumento r pido da taxa de avarias no tempo devido a desgaste perda de caracter sticas importantes elasticidade solubilidade etc ou degenera o das mesmas De certo modo podemos fazer uma analogia com a taxa de mortalidade para os humanos de acordo com o seu tempo expect vel de vida No entanto o modelo apresentado na figura anterior n o nico podendo fundamentalmente ser utilizado para demonstrar o comportamento da taxa de avarias ao longo do tempo dos bens repar veis que incluem tecnologias variadas podendo ser considerada como uma linha de tend ncia resultante das diferentes distribui es de falhas dos componentes de um sistema Monchy 2003 John Moubray 1997 refere esta rela o entre a avaria e a idade de um bem mostrando a evolu o deste conceito ao longo do tempo e subdividindo o em tr s gera es temporais Na primeira gera o a vis o era de que a avaria se relacionava exclusivamente com a idade ou seja s ao fim de um determinado per odo de opera o que se manifestariam fen menos de falha Ao se considerarem as avarias infantis surgiu ent o a designa o de curva da banheira tal como apresentado na Figura 2 2 sendo esta abordagem designada por Moubray como segunda gera o A terceira gera o mostra que na pr tica se podem obter seis padr es de comportamento das avarias no tempo tal como ilustrado na Figura 2 3 Utiliza o da Metodologia RAMS na
261. m definido e onde as avarias se distribuem de forma sim trica em torno desse valor como o caso das baterias de autom veis escovas de motores el ctricos pneus l mpadas etc Este tipo de distribui o ajusta se maior parte dos casos de componentes cujo modo de falha principal est relacionado com a degrada o caracter stica de alguns componentes com a idade Uma vari vel aleat ria seja o tempo de avaria t normalmente distribu da quando a sua fun o densidade de probabilidade de falha obedece seguinte express o A1 7 1 AU onde Valor m dio dos tempos at avaria Desvio padr o dos tempos at avaria Qa II A fun o densidade de probabilidade referente Distribui o Normal pode ser representada graficamente conforme Figura A1 2 onde se pode verificar a influ ncia da m dia u Figura A1 2 a e a influ ncia do desvio padr o o Figura A1 2 b Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 230 Industriais de Risco Elevado Anexo Distribui es Estat sticas f t f t 6 12 18 24 Tempo t Tempo t a b Figura Al 2 Fun o densidade de probabilidade para a distribui o Normal Normalmente para comodidade do c lculo da probabilidade acumulada de falha F t transforma se a vari vel t adimensional e representa se a distribui o Normal
262. m pluvial Colector com dispositivo de medi o caudalimetro retornando a agua ao reservat rio de origem Medi o em circuito fechado onde a agua passa por um caudal metro e regressa directamente aspira o da bomba um m todo pouco desej vel uma vez que n o introduz um m todo de teste ao sistema de abastecimento A Norma NFPA 25 2002 preconiza recomenda es para inspec o ensaio e manuten o Nestes testes as bombas s o ensaiadas a diversos caudais lidos no caudal metro desde o caudal zero at ao caudal m ximo 140 ou 150 do caudal nominal conforme se refira Cepreven ou NFPA respectivamente Em simult neo com cada valor de cada caudal debitado dever se efectuar a leitura do man metro a fim de registar a press o de descarga nesse ponto As v rias leituras dos pares caudal press o efectuadas permitem tra ar a curva da bomba ou mesmo aferir se a curva fornecida com cada bomba est a ser cumprida A Figura 6 3 apresenta as curvas caracter sticas das bombas de acordo com a NFPA 20 e Cepreven respectivamente Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 177 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia CURVA DE CARACTER STICAS SEGUNDO NFPA 20 CURVA DE CARACTER STICAS SEGUNDO CEPREVEN urva de capacidade de carga com a mais parada possive PRESS O M XIMA Qu0 xP PRESS O MAXIMA Q 0 PONTO NO
263. m que as falhas ocultas permanecem desconhecidas desde que n o se efectuem inspec es ou testes e que este tipo de falhas normalmente ocorre em equipamentos armazenados unidades em standby ou sistemas que raramente funcionam como os sistemas de seguran a A excep o encontra se nos casos em que se monitorizam alguns sistemas podendo actuar se de imediato assim que se detecte alguma anomalia 4 3 As barreiras de seguran a e o estado Dormant Relativamente s barreiras de seguran a constata se que uma grande quantidade de sistemas cr ticos de seguran a e n o s passa a maior parte da sua vida num estado n o operativo Esta no o de n o opera o caracterizada pela exist ncia de componentes ou sistemas pertencentes a um equipamento funcional onde ocorre uma redu o ou a elimina o dos esfor os mec nicos e ou el ctricos quando comparados com a condi o normal de opera o Harris 1980 compilou uma lista de valores t picos para o tempo dispendido no estado de n o opera o de v rios tipos de equipamentos Esta lista conforme Tabela 4 1 demonstra que o estado de n o opera o pode significar uma percentagem consider vel da vida de alguns sistemas Tabela 4 1 Valores t picos em percentagem de tempo de calend rio para equipamentos no estado de n o opera o Aplica es Dom sticas Televis es 75 Equipamentos el ctricos de cozinha 97 Carros Uso pes
264. m s o sistemas fulcrais na maior parte dos sistemas de protec o existentes contribuindo para um combate mais r pido e eficaz As bombas de inc ndio s o utilizadas para elevar transferir ou aumentar a press o ou o caudal de gua aplicada no combate ao inc ndio Por este motivo as instala es industriais utilizam com muita frequ ncia sistemas de bombagem As bombas utilizadas s o normalmente do tipo centrifugo podendo individualmente debitar caudais at cerca de 30 000 l min De acordo com o tipo de instala o a proteger poder o ser utilizadas bombas normalizadas ou bombas projectadas e fabricadas com caracter sticas espec ficas para o fim a que se destinam De referir que o estudo de fluidos em movimento fluid dynamics encontra se associado a esta tem tica mas como se afasta dos objectivos tra ados n o ser alvo de estudo no presente trabalho Sobre esta mat ria poder o ser encontrados in meros estudos e obras de refer ncia Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 172 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia As primeiras refer ncias a n vel mundial sob a forma de c digos ou recomenda es sobre sistemas de bombagem de gua contra inc ndios aparecem na NFPA National Fire Protection Association e reportam a 1896 Relativamente s bombas nem todos os modelos comerciais existentes no mercado s o indicados ou
265. m sido constru das com o objectivo de prever a ocorr ncia de um inc ndio para diferentes tipos de edif cios De acordo com Rutstein amp Clarke 1979 estima se a probabilidade de inc ndio para diferentes tipos de ind strias dividindo o n mero de fogos que ocorrem cada ano pelo n mero de edif cios em risco para cada tipo de ind stria Neste caso a probabilidade n o linear tendo em conta a rea dos edif cios em risco Ramachandran 1980 mostra que a probabilidade de in cio de um inc ndio pode ser estimada atrav s da rea do edif cio e de algumas constantes conforme a categoria de risco do edif cio O car cter aleat rio e a baixa frequ ncia felizmente deste tipo de eventos levou Lie 1998 e Burros 1975 a assumirem que se trata de um Processo de Poisson Homog neo podendo a taxa m dia de in cio de inc ndios por ano ser baseada em informa o estat stica Rahikainen amp Keski Rahkonen 2004 determinaram que as frequ ncias de igni o seguem uma varia o de acordo com a semana m s ou dia da semana assim como com as horas de cada dia Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 116 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco De acordo com o estudo de Lin 2005 no periodo de 1985 a 2001 registaram se em estabelecimentos industriais em Taiwan uma m dia de 1578 inc ndios por ano Relacionando esses inc ndios com a re
266. mente conhecida curva da banheira A Figura 2 2 corresponde a uma curva t pica da varia o da taxa de avarias avarias por unidade de tempo no tempo horas ciclos quil metros etc para bens repar veis onde se podem distinguir tr s fases distintas A dura o de cada fase assim como o seu comportamento variam de acordo com o tipo de bem estudado A t Figura 2 2 Curva da banheira t pica A maioria dos bens come a a sua vida com uma taxa de avarias mais elevada devido a certos factores como por exemplo defeitos de fabrico m montagem ou deficiente controlo de qualidade de alguns dos seus componentes Nesta fase denominada per odo Eventualmente em alguns casos existir o componentes que ap s a avaria poder o ser recondicionados e colocados novamente em opera o sendo nessa perspectiva considerados bens repar veis Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 21 Cap tulo II Conceito RAMS de infantil os bens apresentam uma taxa de avarias decrescente uma vez que os problemas iniciais s o gradualmente identificados e corrigidos Posteriormente esta taxa de avarias estabiliza num valor aproximadamente constante durante o per odo de vida til onde as avarias ocorrem aleatoriamente e de forma inesperada ou imprevista A ltima fase designada fase de desgaste ou envelhecimento caracterizada por u
267. mente referidos tem um tratamento correctivo imediato n o pondo em causa o arranque da Central de Bombagem de gua Contra Inc ndios em situa es normais De igual modo todas as falhas potenciais referentes electrobomba auxiliar n o s o consideradas uma vez que este equipamento n o destinado ao combate efectivo de um inc ndio tendo outras fun es tal como descrito anteriormente Desta forma identificaram se os Acontecimentos B sicos AB referentes aos componentes de suporte n o monitorizados tendo em considera o o princ pio de funcionamento da barreira de seguran a Esses Acontecimentos B sicos encontram se descritos na Tabela 6 3 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 189 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Tabela 6 3 Identifica o dos Acontecimentos B sicos AB AB1 AB2 AB3 AB4 ABS AB6 AB7 AB8 AB9 AB10 AB11 AB12 AB13 AB14 AB15 AB16 AB17 AB18 AB19 AB20 AB21 AB22 AB23 AB24 AB25 AB26 AB27 AB28 AB29 Descri o do Acontecimento B sico Falha de Energia da Rede El ctrica Nacional 12h ano Falha do Inversor do QGBT Falha Interna do Gerador de Emerg ncia Falha no Abastecimento de Combust vel ao Gerador de Emerg ncia Terminais dos Equip Electromec nicos no Q E da Electrobomba Principal Soltos Partidos Falha nos Equip Electromec nicos do Q E da Electrobomba Principal Ca
268. n USA NFPA 25 2002 Inspection Testing and Maintenance of Water Based Fire Protection Systems National Fire Protection Association USA Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 221 Refer ncias NOLAN D 1998 Fire Fighting Pumping System at Industrial Facilities Noyes Publications ISBN 0 8155 1428 X New Jersey U S A NP EN 13306 2007 Terminologia da Manuten o IPQ Almada NP EN 50126 2000 Aplica es Ferrovi rias Especifica o e demonstra o de Fiabilidade Disponibilidade Manutibilidade e Seguranca RAMS IPQ Almada NS 5814 1991 Hazard Analysis Guidance to NS Norwegian Standard 5814 SINTEF NS Z 013 2001 Risk and emergency preparedness analysis Norsok Standard Rev 2 Norwegian Technology Centre Oslo Norway NSWC 09 2009 Handbook of Reliability Prediction Procedures for Mechanical Equipment Logistics Technology Support Naval Surface Warfare Center Carderock Division O CONNOR P D T 1999 Practical Reliability Engineering 3rd Edition Revised John Wiley amp Sons Ltd ISBN 0 471 95767 4 Chichester England ORBECK T 1990 Fire Hazards Present Codes and Standards Dow Corning Corp IEEE Electric Insulation Magazine Vol 6 pp 8 11 OREDA 2002 Offshore Reliability Data 4th Edition Prepared by SINTEF Industrial Management Published by the OREDA Participants OU Y amp
269. ncipal den aih e Electrobomba Principal Electrobomba Principal Preso Ei ste a Diesel Preso Alt AIS AIG AI ABIS AMO AB21 Fram Pane 2 From Page 3 Fram Page 4 From Page 6 Teminais dos Equip Falha nos Equip Falha no Acoplamento Electramecdnicos no Electromec nicas da entre Motor Diesel e QE da Motobomba Q E da Motobomba a Bomba da Diesel Saltas Partidos Diesel Matabamba Diesel Falha no Estator Rotor Rolamentas da da Electrobomba Flectrabomba Principal Principal Gripados Agarrados ABL Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 267 Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 268 Industriais de Risco Elevado Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Relex File Name PhD Thesis Sobral v1 rfp Falha de Energia no Quadro El ctrico da Electrobomba Principal 7 To Page 1 Falha de Energia da Rede El ctrica Nacional Falha de Energia da Rede de Emerg ncia Falha do Inversor no Falha do Gerador de QGBT Emerg ncia Falha no Abastecimento de Falha Interna do Gerador de Combustivel ao Emerg ncia Gerador de Emerg ncia Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industri
270. nde Ci Consequ ncia tipo i pi Probabilidade de ocorr ncia da consequ ncia tipo i A express o anterior requer que todas as consequ ncias sejam consideradas com uma medida comum ex valor monet rio Na Figura 3 1 pode ser visualizado um esquema referente metodologia gen rica de uma an lise de risco quantitativa Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 85 Cap tulo III Risco a 1 PLANEAMENTO E ORGANIZA O lt da m gt DESCRI O DO OBJECTO RISCO F e IDENTIFICA O DO RISCO POTENCIAL AN LISE DAS CONSEQU NCIAS AN LISE DAS FREQU NCIAS MEDIDAS DE REDU O DO RISCO ACEIT VEL er SIM OUTRAS MEDIDAS DESEJAVEIS er Figura 3 1 Metodologia de An lise de Risco quantitativa Fonte Rausand amp Hoyland 2004 A interpreta o do esquema referente metodologia gen rica de an lise de risco quantitativa efectuada nos par grafos seguintes Planeamento e organiza o Nesta fase inicial pretende se Identificar a legisla o e regulamentos relevantes Clarificar pol ticas internas e crit rios de aceita o do risco Definir o objectivo da an lise de risco Que tipos de risco devem ser estudados grandes acidentes vs acidentes ocupacionais perigos aleat rios ac es deliberadas e ou cargas ambientais que fases
271. ndisponibilidade do mesmo o que pode fazer com que se atribuam medidas de import ncia elevadas a acontecimentos pouco prov veis de ocorrer e que possam ser dificilmente melhorados Desta forma para focar apenas os acontecimentos cr ticos e de maior probabilidade de ocorr ncia surge uma medida de import ncia Birnbaum modificada designada de medida de import ncia de criticidade ou criticalidade Criticality Criticality Esta medida de import ncia dada por IA IA PIX A PIX Le Ao 5 2 A medida de import ncia de criticidade ou criticalidade de um acontecimento A corresponde probabilidade do componente A ser cr tico para o sistema e que ocorreu sempre que o acontecimento de topo ocorre Desta forma esta medida considera al m da probabilidade condicional como a Birnbaum tamb m a probabilidade de ocorr ncia do acontecimento de topo devido ao acontecimento A Esta medida de import ncia modifica a medida Birnbaum ajustando para a probabilidade relativa do acontecimento A de forma a reflectir a probabilidade de ocorr ncia do acontecimento e de que forma poss vel melhorar o mesmo Isto faz com que esta medida de import ncia se concentre nos acontecimentos b sicos realmente importantes e seja poss vel comparar acontecimentos b sicos entre Arvores de Falhas A medida de Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risc
272. ndo em aten o a import ncia da tem tica da seguran a contra inc ndios e o exposto nos cap tulos anteriores referentes ao risco risco de inc ndio metodologias de an lise e singularidade do tipo de equipamentos designados por barreiras de seguran a pretende se criar um modelo que permita determinar a probabilidade de falha ou sucesso para os equipamentos tipo dormant uma vez que se trata de uma quest o n o t o explorada em termos cient ficos mas que em instala es industriais de alto risco assume um papel fundamental em mat ria de seguran a Com a metodologia desenvolvida adiante designada por Metodologia RODS Reliability Of Dormant Systems pretende se explorar este tipo particular de equipamentos cujo trabalho passa pelo desenvolvimento de uma metodologia em termos te ricos mas tendo sempre em vista a sua aplica o pr tica em sistemas reais O objectivo da Metodologia RODS ser o de encontrar valores para cada barreira de seguran a que conduzam ao conhecimento da probabilidade de sucesso da mesma e assim saber qual a probabilidade de se poder evitar um acontecimento indesejado Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 153 Capitulo V Metodologia Proposta Como do conhecimento geral os equipamentos ou sistemas que se encontram no estado dormant s o muitas vezes esquecidos no que se refere a ac e
273. nferior ao da bomba Normalmente as bombas auxiliares tamb m designadas por bombas jockey destinadas a manter a press o na rede n o necessitam de homologa o e poder o ser do tipo multicelular correspondendo esta designa o a bombas com mais do que um impulsor dentro da voluta 6 2 4 1 Bombas centr fugas A classifica o mais comum de bombas centr fugas usadas em sistemas de protec o contra inc ndios diz respeito forma como o veio est orientado Assim teremos Bombas centr fugas horizontais Bombas centr fugas verticais A Figura 6 2 mostra um dos tipos mais comuns em sistemas de bombagem de gua contra inc ndios no nosso pa s bombas centrifugas horizontais Em futuros par grafos ser feita tamb m refer ncia aos meios de accionamento das bombas usadas no combate a inc ndio Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 176 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Figura 6 2 Bomba centr fuga horizontal 6 2 4 2 Ensaios A fim de verificar o bom funcionamento dos sistemas de bombagem necess rio efectuar ensaios periodicamente As refer ncias normativas anteriormente enunciadas prev em algumas alternativas para realizar fisicamente esses testes tais como utilizar Um colector de ensaio para v rias mangueiras A gua gasta durante o ensaio ser desperdi ada indo para o sistema de drenage
274. ni sai RA RT pad a aa ga Eae quai gas 138 Figura 4 5 Vari vel indicadora do estado de um componente 139 Figura 4 6 Comportamento no tempo de um bem sujeito a manuten o teste ou ensaio peri dicos ccciseceeeeereeeererene rare eee nene ne renan e nana ane e renan EE ERRORES 144 Figura 5 1 Influ ncia da gest o das barreiras de seguran a no risco de inc ndio 154 Figura 5 2 Metodologia RODS Reliability Of Dormant Systems 156 Figura 6 1 Bomba bipartida cece eee een eee nara ene eee tena nana 176 Figura 6 2 Bomba centr fuga horizontal svsidecceg decesavaeds dedepleddetigrideniegieseraeeeeseas gees 177 Figura 6 3 Curvas caracter sticas segundo NFPA 20 e Cepreven 178 Figura 6 4 Central de Bombagem Contra Inc ndios vers o A 180 Figura 6 5 Central de Bombagem Contra Inc ndios vers o B 180 Figura 6 6 Central de Bombagem de gua Contra Inc ndios 182 Figura 6 7 Esquema simplificado do subsistema de aspira o cccceceeeeaeeeeeeaeenees 188 Figura 6 8 Esquema simplificado do subsistema de compress o ismema 188 Figura 6 9 Sub rvore de Falhas Din mica 1 scescscsssscisasovessessrsasssicaunverdsnvernes 193 Figura 6 10 Sub rvore de Falhas Din mica 2 ccccssscccssccesseccesssssseeeeeeeeeeeeeeeneas 193 Figura 6 11 Menu de entrada de dadoS sssssessrssrrrrnnrrnrrnnnnnrnannnnrunrrnnunnnrnnunnnnn 19
275. nsaios Motobomba Diesel trimestralmente em vez de semestralmente Para o Cen rio 4 apenas se alterou a periodicidade dos testes ou ensaios do Gerador de Emerg ncia para semestral em substitui o da periodicidade anual Para o Cen rio 5 foram as periodicidades dos testes ou ensaios da Electrobomba Principal e Motobomba Diesel que passaram a ser efectuados mensalmente e trimestralmente respectivamente O Cen rio 6 traduz uma altera o f sica de um dos componentes da barreira de seguran a nomeadamente aquele cuja medida de import ncia do seu acontecimento b sico de falha se destacou dos restantes acontecimentos ou seja a v lvula sa da do colector de compress o Desta forma criaram se condi es para que haja uma indica o clara de que a v lvula de seccionamento se encontra na posi o de aberta no fim de cada interven o ou teste efectuado A solu o encontrada passou por incluir esta verifica o na Ordem de Trabalho OT de todas as interven es obrigando ainda a um procedimento de dupla verifica o reconhecido atrav s de dois intervenientes distintos Muitos outros cen rios poderiam ser retratados ficando neste estudo apenas exemplificadas algumas situa es para demonstra o da sua potencialidade e exequibilidade A Figura 6 12 mostra os v rios Cen rios equacionados anteriormente mas de uma forma gr fica para melhor visualiza o do que se pretende simular neste estudo
276. ntal study Engineering Failure Analysis Vol 16 pp 944 963 ARNAULD A amp NICOLE P 1996 Logic or the Art of Thinking Cambridge University Press ISBN 0 521 48249 6 London ASSAF T amp DUGAN J B 2004 Diagnostic Expert Systems from Dynamic Fault Trees Proceedings of the Annual Reliability and Maintainability Symposium pp 444 450 ASSIS R 2004 Apoio Decis o em Gest o da Manuten o Fiabilidade e Manutenibilidade Lidel Edi es T cnicas ISBN 972 757 298 7 Lisboa ASSIS R 2010 Apoio Decis o em Manuten o na Gest o de Activos F sicos Lidel Edi es T cnicas ISBN 978 972 757 605 0 Lisboa BAD A F G BERRADE M D amp CAMPOS C A 2002 Optimal inspection and preventive maintenance of units with revealed and unrevealed failures Reliability Engineering amp System Safety Vol 78 pp 157 163 BAPTISTA L L amp DIAS J M 2007 A Manuten o Industrial numa Perspectiva RAM 9 Congresso Nacional de Manuten o 22 23 de Novembro de 2007 Exponor Porto BARROS A GRALL A amp VASSEUR D 2009 Estimation of common cause failure parameters with periodic tests Nuclear Engineering and Design Vol 239 pp 761 768 BARTLETT L M HURDLE E E amp KELLY E M 2009 Integrated system fault diagnostics utilising digraph and fault tree based approaches Reliability Engineering amp System Safety Vol 94 pp 1104 1115 BOUDALI H amp DUGAN J B 2005 A discre
277. ntavam indisponibilidades m dias mais elevadas n o t m de certa forma um papel t o preponderante quando se analisam as medidas de import ncia 6 3 7 Crit rio de aceita o do risco Mas ser que para a barreira de seguran a em causa um valor de indisponibilidade m dia de 0 1497 um valor aceit vel De facto este um tipo de quest o que se coloca e que n o de f cil resposta Tudo depende do risco que se pretenda assumir do tipo de actividade industrial em causa e do crit rio aplic vel Desta forma justifica se o enquadramento que se efectuou nos cap tulos iniciais deste trabalho nomeadamente quando se descreveu com detalhe a Metodologia RAMS e quando se referiram crit rios de aceita o do risco Poder se desta forma aplicar um dos crit rios de aceita o enunciados e com base nos valores alcan ados decidir quanto sua aceita o De referir que o crit rio ALARP um dos mais utilizados quando se aborda este tipo de quest es Como esta uma mat ria que deve ser debatida no seio de cada organiza o estipulando se quais as regi es limites ou fronteiras de n o aceita o do risco n o ser desenvolvida no presente estudo qualquer aplica o quantitativa De facto a tolerabilidade do risco subjacente indisponibilidade de uma barreira de seguran a um assunto a ser amplamente discutido e assente em bases s lidas e bem definidas Mesmo em situa es de risco aceit vel dever se o estip
278. nte do processo relativo ao estudo da fiabilidade da barreira de seguran a Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 157 Capitulo V Metodologia Proposta 5 2 1 2 Identifica o dos componentes de suporte ou de arranque De acordo com a Metodologia RODS proposta representada esquematicamente na Figura 5 2 e no seguimento da primeira etapa anteriormente referida necess rio identificar quais os componentes que t m uma interven o especial na primeira fase estando vigilantes enquanto o equipamento se encontra no estado dormant actuando no momento em que o mesmo solicitado para entrar em servi o e cessando a sua fun o ap s essa entrada em funcionamento Estes componentes designam se de suporte ou arranque e como s o alvo de um estudo independente necess rio que nesta fase n o haja d vidas na identifica o dos mesmos 5 2 1 3 Identifica o dos componentes de suporte monitorizados e n o monitorizados Entre os componentes designados de suporte poder o existir alguns que se encontram monitorizados continuamente Embora esta situa o fosse desej vel para todos os componentes raz es de ordem f sica ou funcional e de ordem econ mica fazem com que tal n o seja vi vel Em alguns casos neste tipo de sistemas verifica se at uma aus ncia quase total de componentes sujeitos a monitoriza o A e
279. ntecimento acidental serem identificadas estima se a sua frequ ncia e como os acontecimentos acidentais podem ser evitados Esta frequ ncia pode ser estimada com base em Bases de dados de incidentes anteriores FTA Fault Tree Analysis Julgamento de especialistas expert judgement 88 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado Cap tulo III Risco An lise de Consequ ncias Com esta quest o pretende se identificar as consequ ncias imediatas e posteriores dado o acontecimento acidental Quando se analisam as consequ ncias n o nos devemos esquecer de toda a cadeia de acontecimentos resultante dos acontecimentos acidentais e as consequ ncias imediatas e as que n o sendo aparentes se revelam ap s algum tempo desej vel classificar as consequ ncias em diferentes categorias como por exemplo Pessoais sa de e seguran a Ambientais Econ micas Operacionais Reputa o da empresa Todas as cadeias de acontecimentos potenciais que se seguem a um acontecimento acidental devem ser identificadas e descritas A maior parte dos sistemas t m uma ou mais fun es de seguran a barreiras que podem parar ou acabar com os efeitos do acontecimento acidental A continuidade das cadeias depender do funcionamento ou n o destas fun es de seguran a Avalia o do Risco Na avalia o do risco deve se
280. ntes de suporte n o monitorizados adiante designados apenas como componentes de suporte Como se trata de uma etapa do estudo bastante importante necess rio apresentar algumas bases que fundamentam as op es assumidas Pressupostos 1 O sistema composto por componentes n o repar veis e n o poss vel proceder se sua substitui o uma vez solicitados 2 Embora possa ser discut vel ap s cada inspec o teste e ensaio o sistema considerado AGAN as good as new 3 Os tempos at avaria dos componentes seguem uma distribui o exponencial Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 159 Capitulo V Metodologia Proposta a No c lculo da indisponibilidade considera se o tempo t como o per odo dormant 5 No c lculo da indisponibilidade considera se o tempo t como o per odo entre testes ensaios 6 O tempo relativo s inspec es testes ou ensaios peri dicos considerado negligenci vel no presente estudo 7 O tempo relativo s ac es de manuten o correctiva quer as referentes aos componentes monitorizados quer as detectadas aquando das inspec es testes e ensaios tamb m considerado negligenci vel Depois de identificados os componentes de suporte n o monitorizados h que estudar bem o seu comportamento e determinar os potenciais acontecimentos relacionados com m
281. ntitativas de rvore de Falhas b sica uma vez que possibilita um tratamento anal tico dos acontecimentos que s o a ess ncia de cada rvore S o de salientar alguns t picos como os resultados de testes aleat rios frequ ncias relativas a lgebra das probabilidades c lculo combinat rio e alguma teoria de conjuntos Desta forma s o descritos no presente Anexo algumas mat rias relacionadas com a teoria da probabilidade e a lgebra booleana tendo por base a publica o Fault Tree Handbook da U S Nuclear Regulatory Commission 1981 NUREG 0492 A3 2 Testes aleat rios e seus resultados Define se teste aleat rio como qualquer observa o ou conjunto de observa es onde os resultados poss veis s o n o determin sticos se determin stico ent o o resultado de uma observa o seria sempre o mesmo Desta forma o resultado ser sempre um de v rios resultados poss veis ex lan amento de um dado ou uma moeda Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 243 Anexo III Teoria das Probabilidades O conjunto de todos os resultados poss veis matematicamente conhecido como o espa o de resultados E E2 En Por exemplo se tomarmos como teste o arranque de um motor diesel e o objectivo for determinar se o mesmo falha F ou tem sucesso S o espa o de resultados ser S F A3 3 A frequ ncia re
282. ntual transmiss o das falhas dist ncia se encontra efectuada nas devidas condi es e que existe vigil ncia 24 24 horas para actuar em conformidade Trata se de um cen rio que n o por vezes real tendo na pr tica tamb m que ser equacionada a j referida fiabilidade humana entre outros aspectos No entanto na Metodologia RODS parte se do pressuposto que apenas os componentes n o monitorizados podem possuir as designadas potenciais falhas ocultas sendo este tipo de componentes alvo de an lise fiabilistica De referir que existem alguns estudos sobre a detec o de falhas apresentando o desenvolvimento de algumas metodologias e t cnicas de an lise Bartlett et al 2009 afirmam que a funcionalidade de qualquer sistema ou a efic cia das miss es maximizada atrav s de uma detec o das falhas o mais r pido que for poss vel podendo se assim alterar as miss es reconfigurar os sistemas e aprovisionar sobressalentes com maior celeridade Para tal mostram duas abordagens desenvolvidas sobre o diagn stico de falhas com base em rvore de Falhas e diagramas denominados digraphs que representam as inter rela es entre as vari veis do processo ex temperatura caudal ou press o Nesta rea outros trabalhos podem ser analisados Hurdle et al 2007 Iverson amp Pattersine Hine 1995 5 2 1 4 Identifica o das potenciais falhas dos componentes de suporte Nesta fase encontra se inserida a an lise aos compone
283. o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 132 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant devido ao aumento da sua frequ ncia O presente trabalho pretende abordar algumas destas quest es na ptica da an lise a barreiras de seguran a no estado dormant 4 4 Metodologias de an lise Enquanto a literatura mais comum se centra na fiabilidade em servi o conv m n o esquecer que de acordo com os par grafos anteriores o estado de n o opera o tamb m deve requerer a aten o dos projectistas e analistas de sistemas Os sistemas projectados para operar com alta fiabilidade n o funcionam necessariamente bem ap s largos per odos de exposi o em ambientes de n o opera o e h que ter isso em conta Assim quando se trata de equipamentos nestas circunst ncias os assuntos relacionados com as suas avarias ou falhas necessitam tamb m de ser analisados e tidos em considera o na fase de projecto e explora o do seu ciclo de vida Raras vezes existem dados de campo espec ficos a partir dos quais se pode determinar a fiabilidade dos bens no estado dormant Destaca se pela positiva o caso da ind stria autom vel onde a informa o referente a determinadas partes pode ter sido recolhida em modelos mais antigos de viaturas e posteriormente aproveitada para novos modelos desde que os componentes sejam suficien
284. o influ ncia de factores humanos ferramentas infra estruturas log sticas procedimentos e controlos etc A seguran a como um elemento de extrema import ncia nas instala es industriais de risco elevado pode ser salvaguardada com recurso introdu o de factores de seguran a na fase de projecto com base em estudos probabil sticos referentes aos modos de falha ou com ambos os crit rios como o caso da metodologia FPSF Failure Probability Safety Factor Method que combina os constrangimentos referentes aos factores de seguran a e a probabilidade de falha Castillo et al 2003 Neste aspecto particular os factores de seguran a surgem em muitos casos associados fiabilidade mostrando a exist ncia de uma rela o entre ambos os conceitos Ching 2009 Burdekin 2007 explica os princ pios gerais para aplicar os referidos factores de seguran a na fase de projecto e nos estudos de integridade estrutural Em alguns estudos de seguran a d se mais nfase pr pria sequ ncia dos acontecimentos que levam falha do sistema e s probabilidades de ocorr ncia dessa sequ ncia do que propriamente ao conhecimento dos modos de falha dos componentes Adamyan amp He 2002 Nesta perspectiva a Figura 2 19 retrata uma rvore de Acontecimentos para o exemplo j mencionado aquando da refer ncia An lise de rvore de Falhas FTA GERADOR DE EMERG NCIA ACTUA H ENERGIA INVERSOR ACTUA ENERG
285. o Elevado 165 Capitulo V Metodologia Proposta import ncia de criticidade ou criticalidade apropriada quando se pretende a melhoria do desempenho do sistema Fussell Vesely Esta medida utilizada em situa es onde o acontecimento A contribui para o acontecimento de topo significa pelo menos pertencer a um conjunto de cortes m nimo embora n o seja necessariamente um acontecimento cr tico Esta medida o quociente entre a probabilidade de ocorr ncia de qualquer conjunto de corte que contenha o acontecimento A e a probabilidade de ocorr ncia do acontecimento de topo A medida de import ncia Fussell Vesely constru da a partir dos conjuntos de cortes m nimos MCS e utiliza se fundamentalmente quando o objectivo for minimizar as contribui es individuais dos acontecimentos b sicos Al m das metodologias anteriores existem outras medidas de import ncia probabil sticas que tamb m podem ser referidas tais como a medida Fussell Vesely da import ncia do conjunto de cortes m nimo Fussell Vesely measure of minimal cut set importance a medida Barlow Proschan de import ncia do iniciador Barlow Proschan measure of initiator importance a medida Barlow Proschan da import ncia do conjunto de cortes m nimo Barlow Proschan measure of minimal cut set importance e a medida contribut ria sequencial de import ncia activa Sequential contributory measure of enabler importance Andrews amp Moss 2
286. o como uma receita Outra quest o bastante importante saber como avaliar a redu o do risco de inc ndio que o investimento envolve cuja miss o ou tarefa n o f cil uma vez que a ocorr ncia e propaga o de um inc ndio s o altamente incertas n o se sabendo quantos inc ndios ir o ocorrer durante o prazo do investimento ou qual a extens o dos mesmos caso ocorram O risco de inc ndio na ind stria uma das principais preocupa es de qualquer gestor ou respons vel pela gest o do risco numa organiza o tornando se em certos casos o factor primordial para garantir a continuidade das actividades por vezes fulcrais para um determinado sector econ mico ou at mesmo para o pr prio pa s A import ncia desta preocupa o pode ser expressa pelas avultadas verbas que normalmente s o exigidas pelas seguradoras aos seus clientes para cobertura desse tipo de risco Existem diversas ferramentas e m todos de abordagem a esta quest o tendo se optado por desenvolver no presente trabalho uma nova metodologia que embora n o analise o risco no seu todo poder ser um contributo quando tal for o objectivo dos estudos realizados Pretende se que esta metodologia transmita o rigor e a coer ncia cient fica exigida mas que ao mesmo tempo tenha aplicabilidade no contexto industrial Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 114 Industriais de Risco Elevado Capitulo
287. o densidade de probabilidade de falha fiabilidade e probabilidade acumulada de falha i eee cece eee ee eee eee eeee ease eaeeaeeees 35 2 3 7 2 Fun o de Risco Taxa de avariaS ssssssssrssrrrrssrrrrserrrrserrrns 37 2 3 7 3 Tempo m dio de vida ciisiceetereeeerererer rrenan rante nenana 39 2 3 7 4 Fiabilidade condicional tccaccuncccecaueecatesasinsiusasassiuaasanaiaaasaasiaiaaee 40 2 3 8 Fiabilidade de Componentes ssssssrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrnnenenennnnnnnnnnnnnns 41 2 3 9 Fiabilidade de Sistemas ssssssssssrrrrrrsssrrrrrrrrrnnnsrrrrrnrrrnnunrrrrrerrenus 44 2 3 10 Metodologias e ferramentas de apoio an lise fiabilistica 45 2 3 10 1 RBD Reliability Block Diagram sssssssssssssssssrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrnns 45 2 3 10 2 ETA Event Tree Analysis ssssssssssssssssssssssrrrrrrrrrrrrrrrnrrrrrrrrnns 46 2 3 10 3 PN a lb pa EEEE EEEE EEEE EEN 48 2 3 10 4 FTA Fault Tree Analysis surra 49 2 3 11 Necessidade de evoluir das rvores de Falhas Est ticas para as rvores d iFalhas Dinamicas ssa a errr rrr rr rr rer rer rr tr err rrer rrr reer rrr ery 57 2 4 Conceito de Manutinida ge fiver RR 65 2 5 Conceito de Disponibilidade sssussssssessssscassesisssssscassesscssesssnssas casinos 70 2 5 1 Disponibilidade instantAnea cccccecececeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeneaeaeenenea 72 2 5 2 Disponibilidade MEdia cccccecccesesceceetencesee
288. o dos ensaios ensaios completos ou ensaios censurados A Figura 2 4 mostra um esquema referente s vari veis a ter em conta nos ensaios para determina o da fiabilidade AMOSTRA N O AGRUPADOS AGRUPADOS FORMA LIVRE testados individualmente testados em grupos valores livres DADOS SEM SUSPENS O COM SUSPENS O COM INTERVALOS COM INTERVALOS E completos censurados SUSPENSOES lt A Ba WEIBULL la l a f N GAMA WEIBULL MISTA NORMAL LOGISTICA MENOR VALOR GAMA GENERALIZ EXPONENCIAL LOGNORMAL LOG LOGISTICA EXTREMO m lt lt lt Ne el lt Figura 2 4 Metodologia para ensaios de fiabilidade Fonte Pallerosi 2006 O conhecimento da fiabilidade de um bem durante as fases de desenvolvimento fabrico instala o e opera o pode ser obtido atrav s de tr s meios diferentes de ensaios nomeadamente Ensaios normais Ensaios acelerados ALT Accelerated Life Tests Ensaios altamente acelerados HALT High Accelerated Life Tests Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 32 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS A Figura 2 5 mostra as principais caracter sticas das amostras as dura es e os tipos de acelera o correspondentes gt DESENVOLVIMENTO DO x PRODUTO FABRICO INSTALA O USO Y Y D POUCA
289. o o cumprimento da fun o e a falhas que poder o ser ignoradas respectivamente Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 127 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant dos equipamentos Como este estado e os seus efeitos nem sempre s o considerados durante as fases de projecto o documento anteriormente referido foi preparado para servir como guia nessa fase do ciclo de vida com o objectivo de mitigar os efeitos produzidos em equipamentos electr nicos por estes se encontrarem num estado tipo dormant e assim melhorar a fiabilidade manutibilidade e capacidade de teste deste tipo de sistemas militares Para evitar poss veis confus es quanto ao que realmente se entende por dormant e diferenciar esta caracter stica daquela em que um bem que se encontra pura e simplesmente armazenado apresenta se de seguida uma descri o mais pormenorizada da diferen a entre o estado referido como de dormancy e o de storage Carchia 1999 Pecht amp Pecht 1995 Dormancy definido como um estado no qual o equipamento est na sua configura o operacional normal e ligado mas n o em opera o Para efeitos de testes o equipamento no estado dormant poder ser ligado e desligado ciclicamente Durante o per odo dormant as tens es el ctricas presentes em condi es de opera o s o n
290. odos de falha que poder o ocorrer e que podem p r em causa o arranque do equipamento quando solicitado Desta forma elaborada uma listagem dos acontecimentos potencialmente perigosos que levam falha dos componentes seleccionados apresentando se tamb m a indisponibilidade relacionada com esses componentes e modos de falha quando os mesmos se encontram no estado dormant 5 2 1 5 Estrutura o do modelo De acordo com a identifica o dos potenciais acontecimentos relativos aos componentes de suporte seleccionados anteriormente recorre se a uma t cnica gr fica a rvore de Falhas cuja descri o j foi alvo de apresenta o no ponto 2 3 10 4 Nesta constru o colocada como falha principal ou evento de topo a falha no arranque do sistema ou barreira de seguran a analisando se de seguida todos os acontecimentos subsequentes que a podem originar Esta l gica dedutiva repetir se at se alcan arem os denominados acontecimentos b sicos em considera o tendo em conta os arranjos funcionais entre os mesmos atrav s da utiliza o das portas l gicas tamb m referido no Cap tulo II Na constru o da rvore de Falhas deve se ter bastante aten o s interdepend ncias ou depend ncias funcionais entre os acontecimentos uma vez que o reconhecimento de tais situa es condicionar o resultado final Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala
291. ogia proposta tendo como alvo de aplica o uma barreira de seguran a espec fica Desta aplica o pr tica retirou se importante informa o qualitativa assim como valores que permitem poder decidir de uma forma sustentada sobre potenciais ac es no dom nio da explora o e manuten o da barreira de seguran a em causa Palavras chave rvore de Falhas Barreira de Seguran a Disponibilidade Dormant Fiabilidade Manutibilidade RAMS Risco Seguran a Avsstract In our modern societies there s a necessity to control and manage risk This concern is present in a huge diversity of activities since our daily and personnel actions to complex and intricate industrial facilities In safety we can act in two fields prevention and protection The first is related to the attempt to decrease the probability of occurrence of an undesirable event while in the later the efforts are directed for trying to decrease or mitigate the consequences of such event Reality shows that whatever the amount of prevention we cannot avoid at all the occurrence of situations considered potentially dangerous So it s then justified the installation of safety barriers just to face these events Although demonstrated and unanimous accepted the importance of these safety barriers the truth shows few studies or analysis concerning its reliability maintainability and availability The present work was developed in this scope regarding all a
292. omento obrigaria o presente documento a tomar propor es volumosas e porventura estender se no tempo indefinidamente No entanto podem se apontar alguns trabalhos futuros nomeadamente consciencializar para esta problem tica todos os que s o respons veis pela manuten o pelo risco ou pela gest o dos activos fomentando a implementa o de procedimentos de monitoriza o deste tipo de barreiras com o intuito de se adquirirem dados reais de taxas de avarias para determinadas situa es de explora o e manuten o Desta forma poder se ia ultrapassar a dificuldade relatada e sentida durante a realiza o deste estudo Outro aspecto de grande relevo onde se poderia avan ar mais um pouco e considerar como um factor extrinseco barreira de seguran a o estudo da fiabilidade humana e a rela o Homem m quina De facto algo que pode ser determinante quando se calcula a disponibilidade ou fiabilidade de um equipamento desta natureza Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 212 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VII Conclus es e Trabalhos Futuros Pese embora tenha uma influ ncia menor para que a Metodologia RODS fosse completamente cumprida seria necess rio avan ar se com a segunda fase verificando a fiabilidade dos componentes activos e desta forma determinar se a probabilidade de sucesso do sistema durante uma determinada miss o O c lculo d
293. onibilidade e por sua vez minimizar a ocorr ncia de potenciais mortes Os assuntos relativos ao projecto e opera o de sistemas de seguran a envolvem quest es como o uso de redund ncias diversidade de op es selec o dos componentes sistemas paralelos restritos em sensores e intervalos de tempo mais curtos entre testes e manuten es A avalia o dos sistemas pode ser efectuada atrav s de uma An lise de rvore de Falhas em conjunto com uma metodologia de optimiza o que pode incluir algoritmos gen ticos GA Genetic Algorithms ou outras t cnicas Andrews amp Bartlett 2005 O conceito de barreira de seguran a tem tido v rias interpreta es ao longo do tempo Hollnagel 2004 afirma que enquanto as barreiras usadas para defender um castelo medieval eram na maior parte de natureza f sica o princ pio moderno de defesa em Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 99 Capitulo III Risco profundidade combina diferentes tipos de barreiras desde a proteccao contra a liberta o de materiais radioactivos at ao relat rio de acontecimentos e s pol ticas de seguran a Embora o conceito de defesa em profundidade tenha tido origem na ind stria nuclear o mesmo empregue noutras reas onde o risco elevado Existem diversas normas e regulamentos onde a import ncia das barreiras de seguran a demonstrada
294. orcional PFOD Este conceito id ntico no o de N vel de Integridade de Seguran a SIL Safety Integrity Level definido para os sistemas instrumentados de seguran a SIS Safety Instrumented Systems na IEC 61511 2002 que num Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 108 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco contexto operacional tamb m influenciado pelo sistema de gest o da seguran a que estiver presente Num estudo Hollnagel 2008 efectuado para v rios crit rios de avalia o do desempenho das barreiras de seguran a apresentada uma compara o entre os v rios tipos de sistemas tendo em conta a sua qualidade e apresentando algumas vantagens e desvantagens Aqui pode ser visto que as barreiras f sicas s o aquelas que apresentam valores mais elevados na avalia o dos crit rios apresentando no entanto desvantagens em termos de custos e tempo dispendido para a sua implementa o assim como na maior parte dos casos necessitarem de interven es de manuten o com determinada frequ ncia Para certos tipos de barreiras de seguran a a sua manutibilidade tamb m dever ser ponderada como crit rio de avalia o do seu desempenho uma vez que a facilidade com que as interven es de manuten o podem ser realizadas tamb m pode levar a maiores ou menores tempos para repor o seu estado operacional em caso de avaria e consequ
295. ordo com a Figura 4 2 ESTADO DE INDISPONIBILIDADE ESTADO DE DISPONIBILIDADE e gt a ESTADO DE ESTADO DE ESTADO DE INCAPACIDADE REPOUSO ESPERA FUNCIONAMENTO ETERNA at a p Figura 4 2 Exemplo dos diferentes estados de um bem Na referida norma cada um estados definido da seguinte forma Estado de indisponibilidade Estado de um bem caracterizado por um estado de falha ou por uma eventual capacidade para desempenhar uma fun o requerida durante a manuten o preventiva Estado de disponibilidade Estado de um bem caracterizado pelo facto que pode cumprir uma fun o requerida assumindo que o fornecimento de recursos externos eventualmente necess rios est assegurado Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 125 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Estado de repouso Estado de um bem dispon vel quando n o est em funcionamento durante um tempo em que n o requerido Estado de espera Estado de um bem dispon vel quando n o est em funcionamento durante um tempo em que requerido diferente do termo funcionamento em vazio Estado de funcionamento Estado de um bem que cumpre a fun o requerida Estado de incapacidade externa Estado de incapacidade de um bem dispon vel por falta de recursos externos necess rios ou que n o est dispon vel devido a
296. ormalmente reduzidas ou eliminadas Storage definido como o estado no qual o sistema subsistema ou componente est totalmente inactivo e permanece numa rea de armazenagem Normalmente o produto pode ter que ser desembalado e ligado a uma fonte de energia para ser testado Quanto aos bens que se encontram armazenados s o referidos dois estudos Um desses estudos Martinez 1984 aborda a quest o da fiabilidade de equipamentos electr nicos que poder o avariar antes ou no momento em que s o colocados em servi o ap s longo per odo de armazenagem mostrando a import ncia dos testes efectuados na tentativa de manter a sua fiabilidade inerente O outro estudo Ito amp Nakagawa 2000 refere se a m sseis e componentes de avi o armazenados durante um longo per odo e que para garantia da sua fiabilidade s o sujeitos a testes peri dicos Neste estudo apresenta se o compromisso entre os custos inerentes realiza o desses testes com os custos referentes a uma revis o geral 10 Esta designa o provem do termo anglo sax nico testability usado normalmente no campo inform tico no processo e desenvolvimento de software ISO IEC 12207 e refere se maior ou menor facilidade e consequente rapidez com que um sistema pode ser testado com vista a aferir o seu estado funcional Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 128 Industriais de Risco Elevado
297. os e prepara o para a ocorr ncia das mesmas e Estudos dos efeitos da idade dura o da miss o e aplica o de n veis de carga na fiabilidade e Compara o de dois ou mais projectos do ponto de vista da fiabilidade e Avalia o de redund ncias projecto e estimativas do seu n mero para se alcan ar determinada fiabilidade e Guia para tomada de decis es de ac es correctivas para minimizar as avarias reduzir os tempos de manuten o e repara o e evitar sub ou sobredimensionamentos e Guia de ajuda para estabelecer as boas pr ticas de inspec o da qualidade e Optimiza o do objectivo de fiabilidade no projecto de produtos para reduzir custos e Capacidade de condu o de estudos de manutibilidade disponibilidade custos operacionalidade etc e Capacidade de avaliar fornecedores do ponto de vista da fiabilidade e Promo o das vendas com base em ndices de fiabilidade dos produtos e Aumentar a satisfa o do cliente com o consequente aumento das vendas e Promo o da imagem e reputa o da empresa Se houver um deficiente sistema de informa o sobre avarias o fabricante nunca ir saber realmente o grau de satisfa o dos seus produtos em funcionamento Na eventualidade dos mesmos se encontrarem a operar satisfatoriamente tamb m se pode ter a situa o inversa ou seja ter custos de projecto e fabrico desnecess rios face fiabilidade requerida reduzindo os lucros Devido ao crescente a
298. otal de amostras diferentes de dimens o r sera n n 1 n 2 n r 1 n A3 14 Este valor tamb m pode ser definido atrav s de numeros factoriais como apresentado na express o A3 15 cn E n r n A3 15 ers Esta express o d nos um n mero de permuta es de r em n Se pretendermos combina es n o se deve contar o n mero de vezes r no qual o n mero r pode ser rearranjado Assim o n mero de combina es de r em n dado por n n E A3 16 n r tlr Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 247 Anexo III Teoria das Probabilidades Para o exemplo anterior popula o A B C D temos quatro combina es poss veis ABC ABD ACD e BCD resultantes do seguinte c lculo n41 0 41 n r lr 113 E cada uma destas combina es pode ter seis permuta es resultado de n lt A a n r I Vejamos um exemplo na area da an lise da fiabilidade Considere se um sistema com n componentes id nticos onde a avaria do mesmo ocorre se avariarem m dos n componentes Um sistema ter assim um n mero de combina es de m em n Se a probabilidade de falha de qualquer componente for p a probabilidade de uma qualquer combina o conduzir falha do sistema ser pip A3 17 A probabilidade da
299. ou mitiga o das suas consequ ncias e a r pida recupera o para um dado estado considerado seguro Como exemplos mais marcantes podem se referir as instala es nucleares sistemas de transportes a reos ou ferrovi rios equipamentos m dicos e a rea da energia entre outros Neste ltimo caso a energia el ctrica toma car cter de relevo uma vez que dela Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 75 Cap tulo II Conceito RAMS dependem in meros sistemas cr ticos onde uma falha de energia pode ter efeitos graves ex hospitais sinaliza o rodovi ria Normalmente as aplica es cr ticas ou de alto risco quanto seguran a est o sujeitas a regulamenta o r gida garantindo assim que a preocupa o com a seguran a esteja presente desde o projecto desenvolvimento e implementa o do sistema assim como na fase de explora o manuten o e em alguns casos na fase de abate ou desmantelamento O desenvolvimento de solu es tecnol gicas que restringem ou reduzem a possibilidade de avaria nos sistemas e neste caso com maior incid ncia nos sistemas cr ticos ou de alto risco torna se um grande desafio no campo da investiga o e engenharia A maioria das aplica es necessita de um sistema de supervis o e controlo de forma a garantir que os requisitos especificados sejam cumpridos Este sistema de superv
300. ovo Em tra os gerais se um bem descart vel como por exemplo uma l mpada ou um transistor ao determinar a sua fiabilidade teremos que ter em conta que apenas uma avaria pode ocorrer Valores de vida como a vida m dia ou o tempo m dio at avaria MTTF s o caracter sticas que podem ser usadas para este tipo de bens Quando um componente avaria num sistema n o repar vel com componentes em s rie o pr prio sistema normalmente fica em falha e a sua fiabilidade uma fun o no tempo da primeira avaria do componente O Connor 1999 Quando nos referimos a bens n o repar veis a probabilidade instant nea da sua primeira e nica avaria denomina se fun o de risco hazard function A express o taxa de avarias s se deve aplicar a bens repar veis uma vez que s num sistema repar vel os componentes ir o contribuir para a taxa de avarias do sistema O Connor 1999 Quando se trata de bens repar veis o tempo necess rio sua repara o e recoloca o em servi o muito importante condicionando a disponibilidade dos equipamentos em maior ou menor grau Neste caso considera se o tempo m dio entre avarias MTBF dos bens assim como o seu tempo m dio de repara o MTTR sendo estes alguns dos par metros importantes no estudo da sua disponibilidade Os trabalhos de repara o e recoloca o em servi o podem ser executados no pr prio local onde o equipamento se encontra ou em determinadas situa
301. para os motores el ctricos requer ensaios mais frequentes e maiores cuidados de manuten o De acordo com Valentine e Isman 2006 se o propriet rio do edif cio decidir ter um motor a diesel tamb m ter que se comprometer em mant lo Um motor que n o tenha manuten o n o operar o 7 que faz dele um motor n o fi ve Uma grande parte das centrais de bombagem de gua contra inc ndios instalada em Portugal possui para al m da electrobomba auxiliar jockey duas bombas principais sendo ambas accionadas por motor el ctrico Segundo informa o recolhida atrav s de um dos maiores fabricantes mundiais deste tipo de equipamento entre 2005 e 2007 inclusive este tipo de arquitectura em Portugal representou cerca de 73 1 sendo seguido com 15 4 por um modelo de centrais de bombagem com duas bombas principais sendo uma accionada por motor el ctrico e outra por um gerador diesel As pr ximas figuras mostram esquemas referentes a centrais de bombagem de gua contra inc ndios constitu das por duas bombas principais sendo no primeiro caso vers o A Figura 6 4 composto por uma electrobomba e uma motobomba diesel e o segundo vers o B Figura 6 5 por duas electrobombas Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 179 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia trt VN i E Um ixDN 1
302. permite detectar o contributo de cada situa o para a ocorr ncia do acontecimento de topo Neste cap tulo tamb m s o simulados v rios cen rios permitindo aos respons veis pela gest o do risco tomar as melhores decis es tendo em conta o crit rio de aceita o estipulado Finalmente no Cap tulo VII s o apresentadas conclus es e apontadas algumas perspectivas de trabalhos futuros com base no trabalho desenvolvido Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 5 Capitulo Introdu o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 6 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS Casio I CONCEITO RAMS 2 1 Introdu o O mundo est a passar por mudan as de tecnologia cada vez mais r pidas Este r pido desenvolvimento aliado ao crescente aumento da produ o e globaliza o dos mercados tem como consequ ncia o aumento da competitividade escala mundial acarretando tamb m um aumento dos padr es de consumo e seguran a O referido aumento da concorr ncia empresarial e a globaliza o da economia fazem com que as empresas tenham passado a integrar outros objectivos al m dos meramente econ micos visando a maximiza o do lucro Estes passam por objectivos de natureza mais estrat gica e vitais para a sua sobreviv ncia como necessidad
303. permitidos para ser usados nos sistemas de protec o contra inc ndios devido aos requisitos necess rios havendo entidades como a UL Underwriters Laboratories a FM Factory Mutual ou a NFPA entre outras que aprovam e listam determinados modelos espec ficos para esse fim Hoje em dia aquando de qualquer investiga o sobre incidentes relacionados com inc ndio o desempenho do sistema de bombagem de gua contra inc ndios normalmente um dos primeiros assuntos a ser analisado Nolan 1998 afirma que em 12 dos 100 maiores acidentes industriais relacionados com inc ndio o principal factor que contribuiu para dano em larga escala est relacionado com a falha do sistema de combate a inc ndio Torna se pois imperativo que estes sistemas sejam projectados instalados e mantidos de forma a ter uma elevada fiabilidade A instala o de sistemas de bombagem contra inc ndios pode parecer uma tarefa simples No entanto erros b sicos ou press es econ micas podem levar a um grande impacto negativo durante um incidente dessa natureza Relativamente s causas de falha de sistemas de bombagem de gua contra inc ndios o estudo de Nolan 1998 refere os seguintes dados Tabela 6 1 Causas de falha em sistemas de bombagem Causas de Falha Percentagem Especifica o 44 1 Altera es ap s comissionamento 20 6 Opera o e manuten o 14 7 Projecto e implementa o 14 7 Instala o e comissionamento 5 9 6 2
304. podem induzir atrasos recorrentes nas ac es a realizar A f rmula de c lculo da disponibilidade m dia varia de acordo com o tipo de arranjo em que os componentes que fazem parte desse sistema se encontram O Connor 1999 A express o 2 28 refere se ao c lculo de um sistema com n componentes id nticos em s rie n Mi A 2 28 i1 fi ey AAJ m No caso de n componentes id nticos em paralelo activo a disponibilidade m dia determinada pela seguinte express o ay 1 2 2 29 i l i E Mi Para um sistema k n como por exemplo um sistema 2 em 3 a disponibilidade m dia pode ser determinada atrav s da express o 2 30 l fi Say A t 1 A Jua 2 30 i 0 Conforme se pode constatar na eventualidade de os componentes n o serem id nticos ou quando se trata de sistemas complexos ser necess rio recorrer a programas inform ticos especializados para se determinar a sua disponibilidade m dia Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 74 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS 2 5 3 Disponibilidade operacional A disponibilidade operacional considera todos os tempos adicionais para recoloca o do bem no estado funcional tais como os tempos indispon veis devido a manuten o preventiva e atrasos log sticos ou administrativos reflectindo o seu valor n o s as caracter sticas de fia
305. pos de disponibilidade Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 71 Cap tulo II Conceito RAMS 2 5 1 Disponibilidade instant nea A disponibilidade instant nea a probabilidade de um bem ser capaz de desempenhar uma fun o requerida sob dadas condi es num dado instante supondo se que os recursos externos est o assegurados Quando se trata de vari veis cont nuas para o c lculo da disponibilidade instant nea de um sistema adopta se uma solu o num rica por meio de simula o com recurso a software dispon vel devido complexidade das solu es anal ticas diferentes distribui es estat sticas para os componentes do sistema para a fiabilidade e manutibilidade Quanto maior o n mero de simula es maior o tempo requerido para os c lculos mas melhor a precis o dos resultados se as simula es forem as mais correctas No caso de nos referirmos a bens repar veis uma unidade simples com taxa de avarias A e taxa de repara o u constantes a disponibilidade instant nea ou probabilidade do bem se encontrar dispon vel no tempo t igual a O Connor 1999 M A A t a t e 1 1 2 23 2 5 2 Disponibilidade m dia A disponibilidade m dia pode ser descrita como a m dia das disponibilidades instant neas durante um determinado intervalo de tempo Para vari veis con
306. que se encontra a ser realizado para a For a A rea Inglesa Royal Air Force Shew et al 2010 onde se pretende modelar a fiabilidade de avi es militares para miss es tendo em conta os per odos livres de manuten o recorrendo s Redes de Petri Os n s podem ser de dois tipos nomeadamente os designados por locais places representados por circulos e as transi es transitions representadas por quadrados Os locais cont m pontos indicados a preto chamados marcas tokens S o estas marcas que se movem de local para local ap s o atraso indicado nas transi es Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 48 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS conferindo desta forma uma din mica ao sistema A Figura 2 9 mostra a situa o antes e depois do movimento referente a uma transi o de dura o D Figura 2 9 Exemplo de uma Rede de Petri Dado que no presente documento a metodologia utilizada para a an lise fiabilistica n o se centrou nesta t cnica Redes de Petri pretendeu se apenas fazer a refer ncia mesma abrindo campo a futuros e promissores desenvolvimentos 2 3 10 4 FTA Fault Tree Analysis A avalia o probabil stica de seguran a PSA Probabilistic Safety Assessment uma metodologia sistem tica realizada e aplicada para estimar a fiabilidade e seguran a de
307. r metro de posi o nulo tamb m o seu par metro de forma B assume o valor unit rio 1 o que significa possuir uma taxa de avarias constante Ao A e da podermos afirmar que se trata de uma distribui o semelhante convencional distribui o exponencial A fun o densidade de probabilidade de falha dada por t poate die A1 5 7 E a fun o de fiabilidade vir definida por R t e a A1 6 2 A no o de aus ncia de vida inicial corresponde situa o em que n o h um per odo inicial bem definido antes do qual n o se podem verificar falhas Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 229 Anexo Distribui es Estat sticas A1 2 Distribui o Normal Um bem cujos dados referentes aos tempos de ocorr ncia de avaria se ajustem a uma distribui o normal significa que existe um valor m dio u para o tempo de avaria em rela o ao qual a distribui o sim trica Significa tamb m que existem poucas avarias no in cio e no fim dos tempos de vida do bem O segundo par metro da distribui o o desvio padr o o Quanto menor for maiores s o os per odos inicial final de vida desse bem com poucas avarias Na distribui o Normal o valor m dio m dia coincide com a mediana e com a moda A distribui o Normal caracter stica de bens que apresentam um valor m dio para a avaria be
308. r afectadas pela mesma causa comum Especificidade Os efeitos da activa o da barreira n o devem conduzir a outros acidentes A barreira n o deve destruir aquilo que ela pr pria protege J outros trabalhos Dianous amp Fi vez 2006 mostram que a avalia o de barreiras de seguran a realizada de acordo com tr s crit rios que servir o para encontrar uma determinada redu o do risco nomeadamente Efic cia Tempo de resposta N vel de confian a Sendo a efic cia de uma barreira de seguran a a sua capacidade para cumprir a fun o de seguran a durante um determinado tempo em condi es espec ficas sem apresentar modos de degrada o Esta efic cia pode ser representada por uma probabilidade do desempenho da fun o de seguran a que pode variar durante o tempo em que o sistema de seguran a actua O tempo de resposta corresponde dura o de tempo que medeia entre o momento em que a barreira solicitada at se atingir por completo a fun o de seguran a O n vel de confian a de uma barreira de seguran a est ligado fiabilidade e desta forma tamb m se pode representar por uma probabilidade correspondente neste caso probabilidade de falha quando solicitada PFOD Probability of Failure On Demand e cumprindo a fun o requerida durante o intervalo de tempo estabelecido e para uma efic cia pr definida O n vel de confian a de uma barreira de seguran a inversamente prop
309. ra avarias perigosas n o detectadas Taxa de avarias para avarias perigosas detectadas Taxa de avarias do componente 2 em vazio Taxa de avarias do componente 2 em carga Taxa de avarias do detector comutador na actua o Taxa de avarias do detector comutador quando em detec o Taxa de solicita o do processo ou intensidade do acontecimento acidental AFNOR AGAN ALARP ALT AMSAA ARAMIS ASEP BBN BDD BN CBFTA CCF CEA Cepreven CREAM CSP DFT DFTA L STA DE ACR NI MOS Association Fran aise de Normalisation As Good As New As Low As Reasonably Practicable Accelerated Life Test Army Material Systems Analysis Activity Accidental Risk Assessment Methodology for Industries in the Context of the Seveso II Directive Accident Sequence Evaluation Program Bayesian Belief Network Binary Decision Diagram Bayesian Network Condition Based Fault Tree Analysis Common Cause Failures Comit Europ en des Assurances Centro Nacional de Prevenci n de Dafios y P rdidas Cognitive Reliability and Error Analysis Cold Spare Dynamic Fault Tree Dynamic Fault Tree Analysis xvii xviii EEI EN EPDM ESD ET ETA FDEP FDT FM FMEA FPSF FT FTA FTS GA GAMAB GTC HALT HAZID HAZOP HEART HPP HRA HSP Edison Electrical Institute European Norm Ethylene Propylene Diene Monomer M class Emergency Shutdown Systems Estatistica de Teste Even
310. ramentas como An lises de rvore de Acontecimentos ETA Event Tree Analysis modelos de consequ ncia ou simula o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 103 Capitulo III Risco Dianous amp F viez 2006 afirmam que para barreiras do tipo prevenir ou controlar se pode aplicar uma regra que relaciona o n vel de confian a da barreira LC Confidence Level com a frequ ncia do acontecimento cr tico poder ocorrer onde para um determinado LC da barreira a sua probabilidade de ocorr ncia reduzida de um factor 10 ver exemplo da Figura 3 8 PROB 1 107 0 99 PARAGEM DO ACIDENTE SUCESSO lt FREQ 9 9x10 ANO O a 2 Bs SOBREPRESSAO mA DEVIDO AO AUMENTO p A W DE TEMPERATURA aa q Ww 4 1 5 e FREQ 104 ANO gt lt L gt LC2 FALHA PROB 10 0 01 FREQ 10 ANO Figura 3 8 Barreiras de seguran a tipo prevenir ou controlar Por fim dado que o acontecimento potencialmente perigoso ocorre necess rio proteger os alvos vulner veis das consequ ncias desse mesmo acontecimento Estaremos agora do lado direito do modelo tipo la o da Figura 3 7 onde se analisa a influ ncia do desempenho da barreira de seguran a nos efeitos de fen menos perigosos quer a barreira tenha sucesso ou falhe Outro ponto de vista relacion
311. ras metodologias de an lise deve ser filtrada Os acontecimentos acidentais diferentes s o considerados para cada um dos elementos a ser analisado para saber onde est o os acontecimentos relevantes Nesta rela o pode se usar uma matriz simples acontecimento elemento Os resultados desta etapa d o origem a uma listagem de todos os perigos significativos uma listagem e descri o de todos os acontecimentos acidentais potenciais e relevantes e a identifica o do local onde cada acontecimento acidental pode ocorrer As causas de cada acontecimento acidental devem ser identificadas e descritas fundamentalmente para identificar se as mesmas se prendem com factores t cnicos factores humanos factores ambientais factores sociais ou factores organizacionais Os m todos e ferramentas usados na determina o das causas podem ser FTA Fault Tree Analysis BBN Bayesian Belief Networks influence diagrams Diagramas de causa efeito Ishikawa RCA Root Cause Analysis Bases de dados experience data Como resultados para cada acontecimento acidental potencial emergem Todas as combina es de acontecimentos falhas t cnicas erros humanos cargas ambientais etc que podem levar ao acontecimento acidental minimal cut set Os minimal cut sets podem ser usados para revelar fraquezas do sistema e criar uma base para melhorias An lise de Frequ ncia Ap s as causas do aco
312. ras de seguran a que se destinam basicamente a prevenir a ocorr ncia de tais consequ ncias de acontecimentos indesej veis ou na sua eventualidade diminuir ou mesmo mitigar os seus efeitos No entanto a condi o de risco n o se refere apenas presen a do perigo A incerteza inerente passagem do risco de potencial a actual ou real tamb m de ter em conta Devido import ncia dos sistemas instrumentados de seguran a SIS e dos sistemas de paragem de emerg ncia ESD na diminui o do risco Rouvroye amp Blieck 2002 realizaram um estudo onde compararam v rias t cnicas de an lise de seguran a classificando as tamb m em qualitativas e quantitativas A Figura 3 5 mostra uma perspectiva dos autores sobre as t cnicas mais usadas para esse prop sito AVALIA O DA SEGURAN A QUALITATIVA QUANTITATIVA f AN LISE AN LISES POR FMEA FTA RBD DE k PERITOS MARKOV p q q j T CNICAS H BRIDAS l Ng Figura 3 5 T cnicas mais usadas para an lise da seguran a Fonte Rouvroye amp Blieck 2002 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 98 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco 3 3 Barreiras de Seguran a Desde o in cio dos tempos que as designadas barreiras de seguran a t m sido instaladas com as mais diversas finalidades fundamentalmente quando determinados
313. ras t m avarias seguras etc O conceito de testado relativamente barreira sustentado em experi ncias anteriores A exist ncia de testes peri dicos de acordo com as instru es dos especialistas fornecedores ou fabricantes assim como a exist ncia de um programa de manuten o Relativamente ao c lculo do n vel de confian a das barreiras de seguran a e quanto a constrangimentos arquitecturais utilizam se dois par metros A fun o de avaria segura SFF Safe Failure Function que traduz o quociente entre a frequ ncia de avaria do componente que conduz a uma posi o segura que potencialmente n o coloca a barreira num estado de falha funcional e a frequ ncia total das avarias 110 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco A toler ncia falha ligada capacidade da barreira se manter funcional em termos de seguran a em caso de avaria de um ou mais sistemas que a comp em Este aspecto est ligado exist ncia de redund ncias No aspecto quantitativo a estimativa do n vel de confian a processa se de uma forma semelhante mas agora tendo em conta o modo de solicita o tal como definido na Tabela 3 4 onde o valor do n vel de confian a da barreira corresponde ao n vel de Integridade de Seguran a SIL Para a determina o do valor global do n vel de confian a
314. rav s do n mero de erros cometidos por um indiv duo em n solicita es ou pelo n mero de erros cometidos durante um determinado per odo de observa o Trata se de perceber os erros humanos suas causas e consequ ncias com o objectivo de reduzir a sua ocorr ncia at limites aceit veis De acordo com alguns autores o erro humano tem um papel fundamental na ocorr ncia de acidentes em sistemas de seguran a cr ticos tais como na avia o sistemas ferrovi rios ou instala es nucleares Reason 1990 De facto e de um modo simplista a fiabilidade humana HRA Human Reliability Analysis pode ser analisada num paralelismo com a l gica das an lises de fiabilidade dos equipamentos podendo os erros ser classificados quantificados e matematicamente analisados por meio de uma adequada distribui o estat stica Ao contr rio da maioria dos equipamentos que sofrem uma degrada o ao longo do tempo no cumprimento de uma miss o os erros humanos podem ser reduzidos tendo em conta alguns factores Pallerosi 2007 como Aptid o Treino Experi ncia Idoneidade Ainda de acordo com o mesmo autor no quotidiano das empresas comum a ocorr ncia de erros falhas humanas devido a v rias causas e motivos sendo 75 dos mesmos alocados s seguintes reas de actua o Inspec o 25 Manuten o 22 Opera o 15 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras
315. reira de seguran a considerada crucial para a diminui o ou mitiga o das consequ ncias deste tipo de fen meno nomeadamente uma Central de Bombagem de gua Contra Inc ndios Para essa barreira de seguran a foi proposta uma metodologia de an lise para a determina o da fiabilidade Metodologia RODS tendo por base a separa o em duas fases funcionais uma primeira referente disponibilidade de Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 209 Cap tulo VII Conclus es e Trabalhos Futuros determinados componentes designados componentes de suporte ou arranque e uma segunda fase relacionada com a fiabilidade dos componentes activos permitindo aferir a probabilidade de continuidade do funcionamento durante uma determinada miss o A grande preocupa o prende se com a primeira fase e com as chamadas falhas ocultas apenas teoricamente detect veis aquando das interven es peri dicas realizadas no sentido de efectuar testes ou ensaios de funcionamento Mostrada a import ncia da primeira fase da metodologia o estudo prosseguiu no sentido de testar a mesma atrav s de uma aplica o pr tica Dessa forma estruturou se uma rvore de Falhas contendo os acontecimentos b sicos relacionados com modos de falha dos componentes identificados como componentes de suporte n o monitorizados cuja ocorr ncia pode contribuir em maior ou m
316. renciado em estudos de fiabilidade mas de vital import ncia em qualquer instala o industrial em mat ria de gest o do risco Tal como referido anteriormente trata se de sistemas de bombagem de gua contra inc ndios inseridos nos sistemas de protec o Os sistemas de bombagem de gua contra inc ndios s o sistemas fulcrais nos mais modernos meios de protec o existentes em qualquer instala o industrial nomeadamente nas redes de extin o autom ticas normalmente designadas por redes de sprinklers nas redes de inc ndio armadas tamb m designadas por redes de carret is ou qualquer outro tipo de meio de extin o que utilize a gua sob press o como agente extintor 6 2 1 Perspectiva hist rica Para melhor enquadrar o assunto e facilitar a compreens o a quem possa estar de alguma forma afastado da tem tica e da sua import ncia apresentam se nos pr ximos par grafos algumas considera es sobre o tema e sobre o tipo de equipamento em estudo Comecemos pelo princ pio De facto o fogo sempre desempenhou um papel importante para a Humanidade com o seu poder criador transformador e destruidor servindo para cozinhar os alimentos aquecer os habitats afugentar os animais ou servir para transformar os materiais tornando se um elemento comum da vida familiar e econ mica nas mais diversas actividades comerciais e industriais Foi porventura uma das maiores descobertas da Humanidade No entanto devido a v rias ra
317. ress o a jusante da central de bombagem baixa at um valor pr regulado o pressostato de arranque da electrobomba auxiliar jockey transmite essa informa o a um quadro el ctrico onde atrav s de encravamentos el ctricos se d ordem de arranque electrobomba auxiliar Se o caudal fornecido por esta bomba n o for o suficiente para contrariar o caudal que est a ser consumido a press o continuar a baixar e chegando a outro patamar de press o um outro pressostato de arranque electrobomba principal dar essa informa o procedendo se de forma an loga ao arranque da electrobomba principal Caso o pressostato de arranque falhe existe em redund ncia um outro pressostato de seguran a que cumprir as fun es antes referidas Quando a press o continua a baixar por exemplo por avaria da electrobomba principal ao se atingir um outro patamar de press o inferior a descri o anterior referente electrobomba principal repete se fazendo ent o accionar uma segunda electrobomba de reserva ou uma motobomba diesel A Figura 6 6 mostra uma central de bombagem de gua contra inc ndio compacta com todos os seus componentes Figura 6 6 Central de Bombagem de gua Contra Inc ndios Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 182 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Nos sistemas de bombagem de gua contra inc ndio se
318. ria das Probabilidades Quando frequentemente aparecem acontecimentos que n o s o mutuamente independentes s o mutuamente interdependentes normal introduzir se a no o de probabilidade condicional representada por P B A probabilidade de B dada a ocorr ncia de A Assim vir P A e B P A P B A P B P A B A3 9 Nn Para n acontecimentos teremos P E cE e eE P E P E E P E e E A3 10 P JE eE e e E1 Outro aspecto a ser estudado tem a ver com o c lculo da probabilidade de ocorr ncia de pelo menos um acontecimento entre um conjunto de acontecimentos mutuamente independentes Para esta an lise deve se ter em aten o que P E P E 1 A3 11 Desta forma pode se dizer que P E ouE ou ouE 1 1 P E I P E i P E A3 12 Na eventualidade de P E P E2 P E p a express o anterior pode ser reduzida a P E ou E ou ouE 1 1 p A3 13 A3 5 Analise combinatoria A an lise combinat ria permite avaliar as probabilidades de v rias combina es de acontecimentos como por exemplo as avarias de sistemas redundantes Nesta tem tica existem dois conceitos que necessitam de uma clarifica o pr via sobre as suas diferen as Trata se dos conceitos combina o e permuta o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 246 Industriais de Risco Elevado Anexo III
319. riais de Risco Elevado 263 Anexo IV Fiabilidade de Sistemas Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 264 Industriais de Risco Elevado Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca An EXO V ARVORE DE FALHAS DA BARREIRA DE SEGURANCA Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 265 Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 266 Industriais de Risco Elevado Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Relex festas File Name PhD Thesis Sobral v1 rfp Falha no Arranque da Central de Bombagem de Agua Contra Inc ndios V lvula de Seucianarmento Saida do Colector de Campress o echada Frro Humano Falha dos Equipamentos de Bombagem Falha no Arranque da Falha no Arranque da Llectrohamba Principal Matobamba Diesel Falha na Transmiss o Falha na Transmiss o Falha de Energia no ae Falha das Sensores de Falha no Matar Impulsor da ad Falha das Sensores de Impulsor da Quadra Li etrica da Co o Sane Press o da Liket rico da Licctrabamba Principal petite bs o Press o da Motobomba alha do Matar Diesel Matabomba Diesel Electrobomba Pri
320. rifica Porta l gica OU Exclusivo Gate XOR O output verifica se se um ou outro dos inputs se verificarem mas n o em simult neo Os pr ximos par grafos descrevem algumas caracter sticas relacionadas com a An lise de rvores de Falhas Din micas DFTA Dynamic Fault Tree Analysis Consideram se as rvores de Falhas Din micas DFT como uma extens o das rvores de Falhas FT ao definir portas especiais de forma a capturar as depend ncias e sequ ncias de funcionamento Trata se de um modelo h brido com uma abordagem modular servindo para analisar rvores de Falhas est ticas e din micas combinando a utiliza o de Diagramas de Decis o Bin ria BDD para rvores de Falhas est ticas e Cadeias de Markov MC para as din micas Se todos os componentes forem considerados n o repar veis generalidade e mutuamente independentes poder se utilizar a metodologia RBD Reliability Block Diagram ou FTA Fault Tree Analysis tradicional por vezes designada de KTT Kinetic Tree Theory Em sistemas que possuem taxas de avaria e de repara o consideradas constantes tem se utilizado modelos de Markov modelos h bridos ou redes de Petri Petri Nets Os diagramas de decis o bin ria BDD fornecem um meio r pido para analisar rvore de Falhas Com este m todo a rvore de Falhas transformada num BDD de onde se pode obter directamente o conjunto de cortes m nimos Sinnamom amp Andrews 1997
321. rmar que o referido detector n o se encontra dispon vel em cerca de 0 023 do tempo correspondendo a aproximadamente 2 horas por ano se o mesmo for considerado em opera o continua durante esse per odo Sistema Paralelo Se a an lise incidir agora sobre dois detectores de inc ndio id nticos igual taxa de avarias ensaiados ao mesmo tempo com um per odo entre testes r e se assumir que apenas necess rio que um dos dois detectores funcione para que o sistema cumpra a sua fun o a indisponibilidade do sistema pode ser determinada na sua forma simplificada pela express o 4 40 resultante de 4 7 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 148 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Read QO r 1 0 A 4 40 Como a fiabilidade de um sistema paralelo com uma redund ncia dada por R t pr a ge 4 41 Logo Q t 1 a a meet 4 42 t Substituindo e pela sua s rie de Maclaurin e assumindo que AT pequeno poder se fazer a seguinte aproxima o l 2 O r ge 4 43 Desta forma utilizando os mesmo valores do exemplo anterior obtem se uma indisponibilidade m dia para o sistema paralelo de 1 Q t q 0 21210 x2190 7 1x10 Significando uma probabilidade de falha do sistema quando solicitado PFOD muito baixa ou uma alta disponibilidade comparativamente a calcu
322. rminados aspectos combinados de fiabilidade manutibilidade e suporte de manuten o realizar a fun o requerida num dado instante ou durante um dado per odo de tempo Rausand amp Hoyland 2004 O complementar da disponibilidade A t a indisponibilidade Q t satisfazendo a rela o A t O t 1 2 22 Poder se ia numa primeira fase afirmar que a disponibilidade depende basicamente de Frequ ncia de avarias Fiabilidade Tempo de repara o das avarias bens reparaveis Manutibilidade No entanto existem outros factores que n o devem ser esquecidos tais como Tipo e frequ ncia de interven es Estrat gia de manuten o Quantidade e qualidade dos meios administrativos e log sticos e sua interdepend ncia Log stica A Figura 2 18 mostra as rela es entre a disponibilidade a manutibilidade e a fiabilidade para bens repar veis Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 70 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS AVARIA REPARA O VIDA t ow vipa SISTEMA REPARAVEL TEMPO DE BOM FUNCIONAMENTO TEMPO DE RECOLOCA O FIABILIDADE R MANUTIBILIDADE M PROBABILIDADE DE BOM E FUNCIONAMENTO PROBABILIDADE DE RECOLOCA O am PROJECTO SENSORES MELHORIAS ppm REDUNDANCIAS DISPONIBILIDADE A PROBABILIDADE DE USO EFECTIVO
323. ros de consequ ncias incertas e pretende quantificar o que se espera a n vel de consequ ncias Assim o risco basicamente composto por duas componentes uma a incerteza quanto ocorr ncia dos acontecimentos futuros e a outra refere se dimens o ou intensidade das consequ ncias de cada acontecimento poss vel Rausand amp Hoyland 2004 Esta a defini o cl ssica do risco Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 82 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco Tipicamente quando se fala em risco relacionam se as duas componentes anteriormente referidas com aspectos como a vida humana valores materiais ou consequ ncias ambientais Por vezes conseguimos relacionar com valores monetarios traduzindo o risco em valores mais palpaveis e faceis de analisar Henley amp Kumamoto 1981 referem o risco como a probabilidade de perda ou danos para as pessoas e propriedade Neste conceito um dos objectivos de uma an lise de risco passa pela atribui o de uma frequ ncia probabilidade as consequ ncias poss veis para a avaria de um sistema ex o n mero expect vel de vitimas por ano devido explos o de um reactor 10 Nesta vertente Farmer apresentou nos anos 60 uma rela o entre a dimens o estimada de uma fuga radioactiva para a atmosfera motivada por um acidente num reactor nuclear e a probabilidade de ocorr ncia desse acidente e
324. rticipantes Na publica o anteriormente referida est representado o per odo de an lise entre 1993 e o ano 2000 Outros documentos podem ser referidos quando se pretende estimar a fiabilidade de bens Por exemplo para componentes electr nicos pode se referir o MIL HDBK 217F 1991 e a TELCORDIA SR 332 BELLCORE TR 332 2006 Para componentes mec nicos vedantes molas rolamentos engrenagens v lvulas etc pode se indicar a publica o da NSWC 09 2009 Uma outra forma de se prever a fiabilidade de um bem atrav s de ensaios Basicamente os resultados obtidos nos ensaios quer sejam acelerados ou n o visam principalmente definir os par metros de fiabilidade que poder o constar nos contratos de compra e venda incorporar os requisitos de fiabilidade nas especifica es gerais do produto ou confirmar informa es baseadas em ensaios efectuados por terceiros Os ensaios podem ser classificados segundo v rios crit rios fundamentalmente Quanto ao local da prova ensaios de laborat rio Lab tests ou ensaios de campo Field tests Quanto ao tipo de acontecimento avaria suspens o interrup o recoloca o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 31 Cap tulo II Conceito RAMS Quanto s regras de substitui o sem substitui o com substitui o ou com repara o Quanto s regras de conclus
325. ru do de acordo com a EN IEC 60439 incluindo sinaliza o e comando a 24 V e contactos livres de tens o para transmiss o dist ncia interruptor tetrapolar de corte geral sinalizadores de fases seccionadores e corta circuitos fus veis arrancadores estrela tri ngulo P gt 4 kW contactor e magneto t rmico para a bomba auxiliar transformador de tens o sinaliza o luminosa e ac stica botoneiras de impulso de paragem possibilidade de teste de l mpadas e comutadores de funcionamento autom tico manual e desligado Al m destes equipamentos existem tamb m aparelhos de medi o e Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 186 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia controlo como volt metro com comutador amper metro para a bomba principal contador de arranques para a bomba auxiliar carregador de baterias e baterias de apoio destinadas a assegurar a informa o na eventual falha de energia Quadro el ctrico de comando e controlo da motobomba diesel de acordo com as mesmas exig ncias que o ponto anterior Neste caso existe tamb m um aut mato destinado ao comando e informa o dos diversos est gios de funcionamento da motobomba carregador autom tico de baterias e aparelhagem de medida como volt metro e amperimetros de carga para cada bateria Instrumenta o e controlo incluindo man metro em banho de glicerina doi
326. s apresentando as suas caracter sticas principais 2 3 10 1 RBD Reliability Block Diagram Os diagramas de blocos de fiabilidade RBD s o gr ficos directos que representam os elementos que constituem um sistema e a disposi o l gica como os mesmos se encontram relativamente uns aos outros O sistema constru do com recurso a blocos que representam cada elemento ligados entre si por linhas ou conectores A an lise efectuada numa l gica de sucesso ou seja a quest o colocada em fun o do sucesso do sistema O fluxo l gico de um diagrama de blocos parte de um n inicial colocado esquerda do diagrama e termina num n final ou de sa da colocado sua direita Os blocos s o colocados construtivamente entre os dois n s acima referidos de acordo com os v rios tipos de arranjos l gicos Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 45 Cap tulo II Conceito RAMS Os diagramas de blocos servem para modelar sistemas complexos Para cada bloco s o fornecidos dados permitindo efectuar c lculos para determinar taxas de avarias MTBF fiabilidade e disponibilidade dos sistemas analisados Alterando a configura o dos blocos os resultados tamb m ser o diferentes Assim poder o ser comparadas v rias configura es na tentativa de encontrar a melhor estrutura global de um sistema Como qualquer outra meto
327. s industrielles Dans ce qui concerne a la s curit il est possible d agir dans la pr vention ou dans le domaine de la protection Dans le premier cas nous r duisons la probabilit d un v nement ind sirable particulier tandis que le second testament efforts pour r duire ou att nuer les cons quences de cet v nement En fait pour toute la pr vention qu il est possible faire on ne peut pas viter totalement l apparition de certaines situations potentiellement dangereuses Ainsi na t le besoin d installer barri res de s curit pour faire face ces v nements Bien qu il a t montr et accept e l unanimit l importance des quipements ou syst mes connus par barri res de s curit il n y a pas beaucoup d tudes ou des analyses quant sa fiabilit la maintenabilit et de disponibilit C est ce sens que nous avons labor le pr sent ouvrage en utilisant les concepts et la philosophie de la m thodologie RAMS Reliability Availability Maintainability and Safety a t propos de proc der une nouvelle approche qui tout en utilisant des techniques d j existantes int gre galement de nouveaux outils Ainsi il a t construit un mod le qui peut tre adapt n importe quelle barri re de s curit d terminer ses chances de succ s lorsque la m me sera demand e Ainsi a t cr et d velopp la m thodologie RODS Reliability Of Dormant Systems qui permet une anal
328. s o aquelas onde se pretende uma actua o antes do in cio de um acontecimento espec fico tendo por fun o assegurar que esse acontecimento n o ocorra ou que pelo menos abrande o seu desenvolvimento As barreiras de seguran a que actuam depois do in cio do acontecimento ter ocorrido e que supostamente protegem as pessoas o ambiente e ou os equipamentos das consequ ncias do acidente correspondem a meios de protec o Nesta classifica o a protec o engloba o controlo e a mitiga o embora tamb m muitas vezes se possa dizer que o controlo faz parte da preven o dependendo esta classifica o da defini o que se utilizar para o acontecimento inicial Como na pr tica imposs vel prevenir completamente a ocorr ncia de acontecimentos considerados indesejados ou seja eliminar o risco por completo numa perspectiva de elimina o da probabilidade de ocorr ncia de acidentes ou incidentes indesej veis a melhor forma de assegurar a m xima seguran a conciliar estas duas aproxima es conjugando a preven o com a protec o e usar as barreiras de seguran a para o efeito Um sistema seguro aquele onde nada de indesejado ocorre quer seja na preven o de acontecimentos indesejados quer na protec o de consequ ncias indesejadas Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 102 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco Normalmente a actua
329. s pressostatos de arranque por bomba principal um pressostato de informa o de press o na aspira o e um pressostato de arranque e paragem autom tica para a bomba auxiliar Tamb m se inclui uma liga o para um boiador de n vel m nimo do s reservat rio s uma v lvula de seguran a para cada bomba principal um dep sito de membrana de ar pr comprimido e um medidor de caudal com orif cio calibrado Conjunto de componentes hidr ulicos tais como tubagem e acess rios e v lvulas de reten o e de seccionamento Estes componentes dever o ter determinadas especifica es e cumprir certos requisitos tendo especialmente em considera o as press es m ximas de servi o Conjunto de componentes el ctricos incluindo cabos e respectivas liga es As Figuras 6 7 e 6 8 mostram esquemas simplificados da central de bombagem referentes ao subsistema de aspira o e subsistema de compress o respectivamente Os esquemas apresentados representam e identificam as fronteiras de an lise Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 187 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia BA Bomba Auxiliar jockey BE Bomba El ctrica Principal MD Motobomba Diesel CA Colector de Aspira o AE Acoplamento El stico VC1 V lvula de Corte Reservat rio 1 VC2 V lvula de Corte Reservat rio 2 VC3 V lvula de Corte BA VC4
330. s 21 Figura 2 3 Padr es de representa o da taxa de avariaS s sssessssrsrrrrsrrrrrrrerrersenre 23 Figura 2 4 Metodologia para ensaios de fiabilidade sssssssrssrrsrrrrrnnrrrrrnnrnnrrrrrnnne 32 Figura 2 5 Aplica es t picas de ensaios cieeeeeeterereeeeeere renan rar era na ne nenan 33 Figura 2 6 Representa o gr fica de uma fun o densidade de probabilidade de falha36 Figura 2 7 Influ ncia de alguns factores na taxa de avarias iitieremmenemaa 39 Figura 2 8 Representa o gr fica das v rias fun es de fiabilidade 40 Figura 2 9 Exemplo de uma Rede de Petri sssssessrssrrrrnnrrnrrnnrnnrrnrrnnrnnrrnnrnurrnrnnnnu 49 Figura 2 10 Exemplo de uma rvore de Falhas cccsssessssceeeeeeeeeseessenssaeeeeeeeeeeses 51 Figura 2 11 rvore de Falhas e Diagrama de Decis o Bin rio 60 Figura 2 12 Abordagem modular do software Galileo cecececeeeeeeee seen ee ee een eeeeeenees 62 Figura 2213 Potta l gica PDE Pit ccancgcensecw pelas iai nei ais ai aros rapel pelos 64 Fiqura2 4 Porta l gica CSPE a Ra na 64 Figura 2 15 Porta l gica PAND as sussa paciaicanis done rrtt trn sadia pesar do isto 65 Figura 2 16 Porta l gica SEO cass vas Dicas isa Dosh ates a aa ae aaa aaa ara 65 Figura 2 17 Tipos mais comuns da fun o densidade de probabilidade de reposi o 69 Figura 2 18 Rela o entre Disponibilidade Manutibilidade e Fiabilidade
331. s Estat sticas AN EXO DISTRIBUI ES ESTAT STICAS Al Distribui es Estat sticas A1 1 Distribui o de Weibull A distribui o de Weibull uma das mais utilizadas devido sua versatilidade adaptando se maioria dos casos pr ticos referentes a componentes com razo vel precis o Permite caracterizar as avarias durante os tr s per odos caracter sticos da vida de um bem t pico in cio da vida operacional vida til e desgaste onde a taxa de avarias decrescente na primeira constante na segunda e crescente na ltima Esta distribui o pode apresentar se em tr s formas tri param trica bi param trica e mono param trica A influ ncia de cada um dos seus par metros na fiabilidade do bem pode ser estudada mais em pormenor quando tal se justifique Outros tipos de distribui es como a Exponencial a Normal e a Lognormal acabam por ser casos particulares da distribui o de Weibull Distribui o de Weibull tri param trica Na sua forma tri param trica a fun o densidade de probabilidade de falha expressa por Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 227 Anexo Distribui es Estat sticas ba trf roy 8 2 el A1 1 onde t Variavel referida a grandeza mensuravel que mede a extensdo da utiliza o do bem tempo n mero de ciclos opera es distancia percorrida etc
332. s de manuten o preventiva ou realiza o de testes peri dicos destinados a aferir a sua operacionalidade Pretende se assim modelar o c lculo da fiabilidade das barreiras de seguran a contra inc ndios tendo como objectivo a sua eventual aplica o futura neste tipo de bens que normalmente se encontram instalados em praticamente todas as instala es industriais consideradas de risco elevado A Figura 5 1 serve para mostrar como a gest o deste tipo de barreira de seguran a pode influenciar um dos elementos a considerar nomeadamente no que se refere mitiga o ou diminui o da gravidade das consequ ncias e assim directamente no risco de inc ndio INSTALA ES INDUSTRIAIS DE RISCO ELEVADO RISCO DE INC NDIO GRAVIDADE DAS CONSEQU NCIAS gt Pessoas BARREIRA DE SEGURAN A Recheio PROBABILIDADE DE OCORRENCIA gt Actividades gt Ambiente GEST O DA BARREIRA DE SEGURAN A Figura 5 1 Influ ncia da gest o das barreiras de seguran a no risco de inc ndio Com a aplica o da metodologia pretende se conhecer a fiabilidade da barreira de seguran a e consequentemente o grau de protec o das instala es que em conjunto com as complementares medidas de preven o contribuam para se alcan ar um nivel de risco na instala o que se possa considerar toler vel ou aceit vel De acordo com a descri o efectuada no Cap tulo I
333. s se consegue um aumento da disponibilidade de 85 para cerca de 95 3 Da mesma forma a altera o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 211 Cap tulo VII Conclus es e Trabalhos Futuros introduzida ao n vel operacional permite alcan ar uma disponibilidade de cerca de 93 2 Da interpreta o das simula es realizadas tamb m poss vel verificar que em determinados casos n o compensat rio estar se a encurtar prazos para a realiza o dos testes ou ensaios Como conclus o final importante ressalvar a import ncia que assume este tipo de an lises uma vez que s o efectuadas sobre equipamentos que ainda se encontram pouco explorados na Optica da fiabilidade desconhecendo se o seu comportamento quando s o solicitados em situa es reais de cat strofe 7 2 Trabalhos futuros Em termos de estudos de fiabilidade pode se afirmar que at ao momento pouco existia sobre este tipo de barreiras de seguran a Com este trabalho espera se ter dado um contributo importante para se perceberem alguns aspectos particulares destes equipamentos e assim mostrar algumas abordagens e metodologias pass veis de aplica o no sentido de melhor se entender o risco potencial de uma instala o No seguimento do trabalho realizado e como perspectivas de trabalhos futuros ficam por estudar algumas situa es cujo desenvolvimento neste m
334. se como o risco pode ser traduzido pelo produto da probabilidade de ocorr ncia de um acontecimento indesej vel pela severidade ou gravidade das suas consequ ncias Com base nestes dois factores foi apresentada uma metodologia relativa avalia o do risco comparando o risco potencial com o que se pode considerar aceit vel de acordo com um crit rio de aceita o pr estabelecido ALARP GAMAB MEM etc De igual forma foi apresentada uma matriz denominada matriz de risco habitualmente recorrente quando se analisam potenciais acidentes Foram apresentadas algumas metodologias gen ricas de an lise de risco e introduzido o conceito de barreiras de seguran a Classificaram se as fun es das barreiras de seguran a e os sistemas de seguran a Tamb m se mostraram algumas metodologias que permitem efectuar uma avalia o do desempenho das barreiras de seguran a Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 120 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco De uma forma geral foram descritas as particularidades inerentes aos meios normalmente usados para prevenir controlar ou mitigar acontecimentos indesej veis ou acidentes fazendo refer ncia a conceitos como o N vel de Integridade de Seguran a SIL Safety Integrity Level Sistemas Instrumentados de Seguran a SIS Safety Instrumented Systems Probabilidade de Falha quando Solicitado PFOD Probability o
335. se trata de dados completos n o censurados Do ponto de vista estat stico o m todo da M xima Verosimilhan a MLE regra geral considerado o m todo mais robusto para estimar os par metros de uma distribui o A ideia b sica por tr s do m todo MLE obter os valores mais verosimilhantes para os par metros que melhor descrevem a distribui o em causa Como caracter sticas relativas aplica o deste m todo pode se indicar como vantagem a sua consist ncia e efici ncia assimpt tica ou seja medida que aumenta a dimens o da amostra dados mais os resultados convergem para os valores correctos e maior a precis o da estimativa Desta forma aconselh vel que a dimens o da amostra seja de certa forma grande apontando se como ideal um valor acima de trinta registos de avarias Assim para poucos dados ou em situa es onde existam tempos censurados a descrepancia dos resultados obtidos maior Para a aplica o deste m todo devido sua complexidade necess rio recorrer a programas inform ticos Desta forma recomenda se a utiliza o do M todo dos M nimos Quadrados T cnica de Regress o para pequenas amostras sem dados censurados e a utiliza o do m todo da M xima Verosimilhan a para grandes amostras mesmo que contendo dados censurados Quando se trata de vari veis continuas as principais distribui es estat sticas utilizadas em estudos de fiabilidade de componentes s o Distri
336. sel Falha das Baterias de Arranque da Motobomba Diesel All4 Falha das Escovas do Motor de Arranque da Motobomba Diesel AB25 Falta de Combustivel no Dep sito da Motobomba Diesel AB26 Tubagens de Ida e Combust vel Congelado Combust vel Retorno do Dep sito no Dep sito ou nas Deteriorado no de Combust vel Tubagens de Ida e Dep sito da Interrompidas ou Motobomba Diesel Desligadas Retorno Falha da Bateria A da Motobomba Diesel AB23 Falha da Bateria B da Motobomba Diesel AB24 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 277 Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 278 Industriais de Risco Elevado Anexo VI Conjuntos de Corte Minimos MCS An EXO VI CONJ UNTOS DE CORTE M NIMOS MCS Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 279 Anexo VI Conjuntos de Corte Minimos MCS Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 280 Industriais de Risco Elevado Anexo VI Conjuntos de Corte Minimos MCS Rel ex Fault Tree Cut Sets File Name PhD Thesis Sobral vi rfp Top Gate AT Cutse
337. significa que se obtem um efeito significativo na ocorr ncia e ou nas consequ ncias Uma fun o deve ser descrita atrav s de um verbo e de um substantivo como por exemplo parar motor ou fechar v lvula No projecto ARAMIS Accidental Risk Assessment Methodology for Industries in the Context of the Seveso II Directive s o sugeridos os verbos evitar prevenir controlar e proteger para definir genericamente as fun es das barreiras A Figura 3 6 representa de uma forma geral as fun es de uma barreira de seguran a ACONTECIMENTO INDESEJ VEL ACIDENTE O 2 PREVEN O CONTROLO PROTEC O LU He v REDU O DA LIMITA O DAS REDU O E OU PROBABILIDADE CONSEQU NCIAS MITIGA O DAS DE OCORR NCIA CONFINAMENTO CONSEQU NCIAS Figura 3 6 Fun es das barreiras de seguran a Sklet 2006 ainda define um sistema tipo barreira como um sistema que foi projectado e implementado para realizar uma ou mais fun es da barreira de seguran a Se o sistema funciona a fun o cumprida De salientar que um sistema tipo barreira pode ter v rias fun es e que em alguns casos v rios sistemas s o necess rios para cumprir uma nica fun o Por defini o um elemento do sistema um componente ou subsistema que por si s n o suficiente para cumprir a fun o da barreira Um sistema tipo barreira de seguran a poder
338. sistemas complexos Volkanovski 2009 Dois m todos b sicos usados na PSA s o as rvores de Acontecimentos j referidas e as rvores de Falhas A rvore de Falhas uma ferramenta usada para identificar e avaliar as combina es de acontecimentos indesej veis no contexto da opera o de um sistema que podem levar a um estado indesej vel do mesmo representado pelo acontecimento de topo Os acontecimentos b sicos s o as partes finais da rvore de Falhas que representam estados de falha de componentes ou sistemas ou falhas de cumprimento de uma determinada fun o A rvore de Falhas cl ssica representada por um conjunto de equa es baseadas na lgebra de Boole A rvore de Falhas um fluxograma l gico constru do a partir de uma an lise dedutiva onde em cada acontecimento mais geral se deduzem os acontecimentos particulares que na ordem natural dos acontecimentos o podem originar Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 49 Cap tulo II Conceito RAMS O conceito de rvore de Falhas foi inicialmente desenvolvido por H Watson em 1961 na Bell Telephone Laboratories e tem sido modificado muitas vezes desde ent o Schneeweiss 1999 Segundo Sinnamom amp Andrews 1997 esta t cnica teve a sua primeira utiliza o durante um estudo ao sistema de controlo do lan amento dos m sseis bal sticos intercontinen
339. sivos Enquanto os sistemas passivos se encontram inseridos no projecto da instala o e s o independentes do sistema de controlo operacional os sistemas activos dependem de ac es humanas ou sistemas de controlo t cnico para actuar Kjell n 2000 Nos sistemas activos de protec o existe uma transi o de um estado para outro como resposta a uma altera o de uma ou mais Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 105 Capitulo III Risco propriedades por exemplo altera o da temperatura de um reservat rio ou devido a um sinal enviado por outro elemento por exemplo o accionamento de um interruptor de alarme manual Assim um sistema activo pressup e a exist ncia de um qualquer sensor de um processo de decis o e de uma ac o Sklet 2006 refere um trabalho onde se tipificam dois tipos de sistemas de seguran a Sistemas inerentes e sistemas adicionais correspondendo os primeiros a barreiras criadas atrav s da altera o de um par metro de projecto por exemplo aumentando a espessura da parede de um reservat rio e os segundos referindo se introdu o de sistemas ou componentes introduzidos especificamente devido a quest es de seguran a por exemplo um sistema autom tico de extin o de inc ndio sprinklers Pode se tamb m distinguir entre barreiras permanentes ou on line e barreiras activadas tempor rias ou off l
340. soal 93 Uso p blico t xis 38 Equipamento Profissional Calculadoras pessoais 98 Fotocopiadoras de pequena dimens o gt 75 Equipamento de teste electr nico gt 90 Equipamento Industrial Equipamento de seguran a 98 Energia standby gerador de emerg ncia gt 90 V lvulas gt 75 Ar condicionado 50 80 Equipamento de teste local 99 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 131 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Relativamente a barreiras de seguran a no estado dormant importa tamb m real ar que poder o ocorrer outro tipo de avarias designadas por avarias n o perigosas ou avarias seguras que resultam da actua o intempestiva dessas barreiras sem que se tenha observado a ocorr ncia do acontecimento potencialmente perigoso Devido sua criticidade ser praticamente nula nomeadamente no que se refere severidade ou gravidade das suas consequ ncias este tipo de avarias n o s o analisadas no presente estudo De acordo com os conceitos enunciados no Cap tulo II a disponibilidade pode ser vista de tr s formas 1 Como a probab do bem funcionar quando solicitado 2 Como a probab do bem se encontrar a funcionar num determinado tempo t 3 Como a frac o do tempo total em que o bem consegue realizar a sua fun o Quando aplicada aos bens no estado dormant
341. spec fico definindo graficamente uma linha limite para a frequ ncia de fuga radioactiva que poderia ser utilizada posteriormente como um guia para novas instala es ou para a avalia o da seguran a das instala es existentes A partir deste tipo de abordagem surgiram diversas aplica es dando origem as designadas curvas de Farmer Conv m n o esquecer outro factor importante no risco que a dimens o tempo Normalmente as probabilidades variam com o tempo de exposi o a uma dada situa o Assim a defini o mais precisa do risco pode ser expressa pelo valor esperado por unidade de tempo das consequ ncias de determinado processo Pode se afirmar que o risco uma combina o da probabilidade de dano e a sua severidade enquanto a seguran a se relaciona com a aus ncia de risco considerado inaceit vel 3 2 1 An lises de Risco Na an lise de risco de um processo ou sistema pretendem se fundamentalmente determinar os riscos a que o mesmo est sujeito A an lise de risco pode ser qualitativa ou quantitativa Normalmente uma an lise quantitativa pressup e inicialmente uma abordagem qualitativa que posteriormente quantificada de acordo com as informa es recolhidas sob o processo ou sistema em causa A primeira etapa constitu da por um processo de identifica o dos potenciais perigos que podem levar ocorr ncia de acidentes Esta fase deve ser levada a cabo por uma Utiliza o da Metodolo
342. spects and philosophy of RAMS Analysis Reliability Availability Maintainability and Safety The proposal was to create a new approach using well known techniques and incorporating new tools So it was built a model that could be used for any safety barrier just to determine its success probability each time a demand occurs The RODS Methodology Reliability Of Dormant Systems was created and developed allowing to know the unavailability of specific items that are necessary in the start up phase of these kind of systems The result of such methodology is the acquisition of the potential risk for each particular case Then industrial technicians and managers must define a risk acceptance criterion and when not tolerable create the mechanisms necessary to its reduction The RODS Methodology is demonstrated for a specific safety barrier From this application some qualitative results came up as well as unavailability values allowing to decide in a sustainable mode about possible actions in the operation and maintenance of a safety barrier Keywords Availability Dormant Fault Trees Maintainability RAMS Reliability Risk Safety Safety Barriers Resume Dans les soci t s modernes il est de plus en plus vident qu on besoin de contr ler ou de g rer les risques Cette pr occupation est pr sente dans une vari t d activit s couvrant des domaines de n tre vie quotidienne la plus complexe et xigeant des installation
343. spondem os tempos at avaria TTF enquanto no eixo das ordenadas se indicam as probabilidades de avaria F t em percentagem Estas probabilidades poder o ser determinadas atrav s da categoria mediana de cada avaria ou atrav s do m todo n o param trico Kaplan Meier O m todo dos M nimos Quadrados Least Squares Parameter Estimation ou Regress o Linear a vers o matem tica do m todo gr fico anteriormente referido ajustando uma recta a um conjunto de pontos onde a soma dos quadrados da dist ncia dos pontos gt A Categoria Mediana Median Rank pode ser obtida para qualquer ponto aplicando a equa o da distribui o binomial comulativa para uma dimens o da amostra N e para uma ordem de j da avaria igualando a referida equa o a 0 50 Em alternativa a Categoria Mediana poder ser determinada atrav s da Aproxima o de Bernard Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 42 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS recta ajustada m nimo quer na vertical regress o em y quer na horizontal regress o em x O coeficiente de correla o p significa o quanto os pontos est o alinhados com a linha de regress o linear Quanto mais alinhados melhor a correla o para a distribui o adoptada correspondendo a valores de correla o pr ximos de 1 Este m todo indicado quando
344. ss na sanas nose nana nRs nana ndt d s 191 6 3 4 An lise qualitativa da rvore de Falhas 194 6 3 5 An lise quantitativa da rvore de Falhas 195 6 3 6 Outros dados importantes c e eee eee eee ee eee eee eee ee eee eee 199 6 3 7 Crit rio de aceita o do risco cececeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaeeeeeeneaees 201 6 3 8 Simula o para cen rios alternativos cccecceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaees 202 6 4 Conclus es do Cap tulo cccccecccesesceceeeeeseeseneeseeeaeneeseetaeneeseataenseees 205 CAPITOLO NVI e nar RrvAar eer en pr rete a bre metre anny Per 209 CONCLUS ES E TRABALHOS FUTUROS ccccccsccececcceseeeeeceeueueeeuseeseueeuseeuueaeeueeeneanes 209 7 1 Conclus es da Tes 1iissisissasasiaiissiasiaiis pisses is aguas eet acta eae 209 PD Trabalhos FUCUL OS ass aa a ROSES Sade 212 REFERENCIAS a E i aerehtateiimeaea 215 ANEX OL te ccctveceveees ses ct cave daveeey ies vecavereveeavecs me Cica Roo Cica ncia Cica LAENE 227 REFERENCIAS Anexo 1 ira tte DR a a 238 ANEXO Ls oe a here ile dea cre andas Selene ve Seacrest ae ee 239 ANEXO aaa TA Ati Seis E tise tein sia nas T aaa A ato eee 243 REFERENCIAS Anexo TI fu es qo AC Rd A a a 253 ANEXO Va ssa da a sd a Sian od ine 255 REFERENCIAS Anexo IV ss a e a ete AS a tetas 263 ANEXO V aus a DD Ra CR ee DD a SC a Dae 265 ANEXO Va ssa edad ps ada Ain led ada Aiea ed eran eons 279 xiii xiv N t No Ho H g t L STA DE S M
345. stigadas No trabalho apresentado por Kumamoto 2007 pode se analisar uma lista do vocabul rio usado para expressar os referidos acontecimentos anormais ou desvios A utiliza o de m todos quantitativos surgiu durante a segunda guerra mundial para resolu o de problemas estrat gicos e t cticos tendo outros investigadores continuado a aplica o de m todos quantitativos noutras reas que n o a militar Os m todos quantitativos s o especialmente teis em sistemas complexos de grande dimens o onde seria dif cil de resolver apenas com base na experi ncia ou intui o Tamb m indicado para abordagens a problemas novos que possam surgir ajudando na tomada de decis o De acordo com a IEC 60300 3 9 1995 uma an lise de risco corresponde ao Uso sistem tico de informa o dispon vel para identificar perigos e estimar o risco para indiv duos ou popula es propriedade ou ambiente De acordo com a NS 5814 1991 ser Uma aproxima o sistem tica para descrever e ou calcular o risco A an lise de risco envolve a identifica o de Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 84 Industriais de Risco Elevado Capitulo III Risco acontecimentos indesejados e aS causas e consequ ncias desses acontecimentos Relativamente a an lises de risco podem se referir os seguintes documentos EC 60300 3 9 Risk analysis of technological syst
346. sua vida 98 num estado dormant A fiabilidade deste tipo de bens crucial uma vez que quando solicitados em resultado da sua correcta opera o poder o estar em causa o destino da vida de muitas pessoas a integridade das instala es a continuidade de actividades ou a exist ncia de danos ambientais graves Quando a actua o destes sistemas necess ria por qualquer eventualidade importante que funcionem sem avarias De acordo com Meshkat et al 2000 a an lise de fiabilidade de sistemas de seguran a como por exemplo sistemas autom ticos de extin o de inc ndios sprinklers ou outros sistemas de protec o requer que tenhamos em considera o dois tipos de comportamento em termos de falhas nomeadamente e Falha na solicita o ou quando solicitado e Falha durante a opera o in service Isto significa que o sistema que normalmente se encontra num estado dormant poder se encontrar em falha quando solicitado ou uma vez iniciado o seu funcionamento poder avariar durante a opera o ou miss o A falha do sistema no arranque quando tal necess rio um indicador da sua indisponibilidade quando solicitado on demand enquanto a falha que ocorre ap s o in cio do funcionamento corresponder sua probabilidade de falha complementar da fiabilidade Tipicamente neste tipo de sistemas os componentes considerados activos n o poder o ser reparados durante o per odo em que se
347. t Events Order Unavailability Unreliability AB14 AB12 AB27 AB12 AB26 AB12 AB25 AB12 AB22 AB12 AB21 AB12 AB18 AB12 AB17 AB9 AB16 AB9 AB29 AB13 AB16 AB9 AB28 AB9 AB27 AB9 AB26 AB9 AB25 AB9 AB22 AB9 AB21 ABS AB18 AB9 AB17 AB12 AB16 AB13 AB28 AB15 AB29 AB15 AB28 AB15 AB27 AB15 AB26 AB15 AB25 AB15 AB22 AB15 AB21 AB12 AB28 AB13 AB29 AB12 AB29 AB13 AB27 AB13 AB26 AB13 AB25 AB13 AB22 AB13 AB21 AB13 AB18 AB13 AB17 AB15 AB16 AB15 AB17 ABS AB27 AB6 AB27 AB6 AB26 AB6 AB25 AB6 AB22 AB6 AB21 AB6 AB18 AB6 AB17 AB6 AB16 pa NONNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 281 Anexo VI Conjuntos de Corte Minimos MCS Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 282 Industriais de Risco Elevado Anexo VI Conjuntos de Corte Minimos MCS Relex File Name PhD Thesis Sobral v1 rfp AB6 AB28 ABS AB28 ABS AB26 ABS AB25 ABS AB22 ABS AB21 ABS AB18 ABS AB17 ABS AB16 ABS AB29 AB15 AB18 AB5 AB29 ABS AB21 ABS AB28 AB8 AB27 AB6 AB29 ABS AB26 ABS AB22 ABS AB18 ABS AB17 AB8 AB16 AB7 AB29 AB7 AB18 AB7 AB27 AB7 AB16 AB7 AB26 AB7 AB25 AB7 AB17 AB7 AB22 AB7 AB21 AB7 AB28 AB8 AB25 AB10 AB11 AB1
348. t nuas e de forma an loga ao c lculo da disponibilidade instant nea adopta se uma solu o num rica por meio de simula o com recurso a software dispon vel Nota se uma tend ncia decrescente dos valores pontuais da disponibilidade desde t 0 tendendo assimptoticamente para um determinado valor A disponibilidade m dia calcula se fazendo tender para infinito o valor t da express o 2 23 A t lim a t 2 24 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 72 Industriais de Risco Elevado Cap tulo II Conceito RAMS No caso particular onde a taxa de avarias A e taxa de recoloca o u s o constantes correspondentes a modelos de distribui o exponenciais a disponibilidade m dia ou assimpt tica dada por E As a 2 25 Ou em fun o das dura es na forma FA t 2 26 MUT MDT com MUT Tempo m dio de funcionamento Mean Up Time MDT Tempo m dio de paragem Mean Down Time De acordo com Pallerosi 2007d consegue se determinar o valor assimpt tico da disponibilidade para dura es correspondentes a cerca de 4 quatro vezes o valor do tempo m dio at falha MTTF O valor da disponibilidade m dia ou assimpt tica um dado importante pois na pr tica define a disponibilidade real de um bem durante um longo per odo de utiliza o caracter stico da sua qualidade de explora o e manuten o
349. t Malaysia the causes and lessons learned Journal of Loss Prevention in the Process Industries Vol 16 pp 297 303 SHARMA R K amp KUMAR S 2008 Performance modelling in critical engineering systems using RAM analysis Reliability Engineering amp System Safety Vol 93 pp 891 897 SINNAMOM R M amp ANDREWS J D 1997 New approaches to evaluating fault trees Reliability Engineering amp System Safety Vol 58 pp 89 96 SIU N KARYDAS D amp TEMPLE J 1990 Bayesian assessment of modelling uncertainties application to fire risk assessment Massachusetts Institute of Technology Factory Mutual Research Corp International Symposium on Uncertainty Modeling and Analysis pp 579 584 SKLET S 2006 Safety barriers Definition classification and performance Journal of Loss Prevention in the Process Industries Vol 19 pp 494 506 SOBRAL J 2003 An lise RAMS de Sistemas de Combate a Inc ndio em Edif cios P blicos Tese de Mestrado FEUP Porto SORENSEN J N 2002 Safety culture a survey of the state of the art Reliability Engineering amp System Safety Vol 76 pp 189 204 SUN H amp ANDREWS J D 2004 Identification of independent modules in fault trees which contain dependent basic events Reliability Engineering amp System Safety Vol 86 pp 285 296 SVENSON O 1991 The accident evolution and barrier function AEB model applied to incident analysis in the processing industries
350. t Tree Analysis Functional Dependency Fractional Dead Time Factory Mutual Failure Modes and Effect Analysis Failure Probability Safety Factor Fault Tree Fault Tree Analysis Fault Tolerant System Genetic Algorithms Globalment Au Moins Aussi Bon Gestdo T cnica Centralizada High Accelerated Life Test Hazard Identification Hazard and Operability Human Error Assessment and Reduction Technique Homogeneous Poisson Process Human Reliability Analysis Hot Spare K IEC ISO KTT LC LOPA MC MCS MDT MEM MICSUP MIL HDBK MIL STD MLE MOCUS MPS MPPS MTBF MTTF MTTFF MTTR MUT NFPA International Electrotechnical Comittee International Organization for Standardization Kinetic Tree Theory Confidence Level Layer Of Protection Analysis Markov Chain Minimal Cut Set Mean Down Time Minimum Endogenous Mortality Minimal Cut Set Upwards Military Handbook Military Standard Maximum Likelihood Estimator Method of Obtaining Cut Sets Minimal Path Set Maintenance Personnel Performance Simulation Mean Time Between Failures Mean Time To Failure Mean Time To First Failure Mean Time To Repair Mean Up Time National Fire Protection Association xix XX NHPP NP EN NS NSWC OREDA OT P amp I PAND PFOD PHA PN PRA PSA QRA QRS RAMS RAMS C RBD RCA RIA ROCOF RODS Non Homogeneous Poisson Process Norma Portuguesa European Norm
351. ta se de uma abordagem simples mas infelizmente n o aplic vel maioria das rvores de Falhas uma vez que em muitos casos os acontecimentos b sicos se repetem e normalmente a ordem em que os mesmos ocorrem importante Ignorar este aparente pormenor pode levar ao c lculo de probabilidades para o acontecimento de topo sobre estimadas ou sub estimadas dependendo da estrutura da rvore em an lise Andrews amp Moss 2002 2 3 11 Necessidade de evoluir das rvores de Falhas Est ticas para as rvores de Falhas Din micas A rvore de Falhas indubitavelmente uma das ferramentas mais usadas em an lises de fiabilidade Como as rvores de Falhas tradicionais ou est ticas n o suportam depend ncias sequenciais e funcionais entre os componentes algumas metodologias designadas por din micas foram desenvolvidas para ultrapassar esta situa o destacando se a utiliza o das Cadeias de Markov MC e as suas extens es provando ser uma ferramenta vers til para modelar comportamentos din micos complexos de componentes No entanto a utiliza o das cadeias de Markov apresenta dois grandes problemas um refere se constru o manual da cadeia para descrever o comportamento de um sistema tornando se em muitos casos uma tarefa complexa e outro tem a ver com o problema da explos o do n mero de estados que aumenta exponencialmente com o n mero de componentes inclu dos no sistema Para ultrapassar algumas destas di
352. tadas de tr s em tr s meses as falhas relacionadas com a motobomba diesel de seis em seis meses e as referentes ao gerador de emerg ncia anualmente A Figura 6 11 mostra uma imagem do programa inform tico utilizado Relex 20098 2009 j referido em 6 3 3 com o menu de entrada t pico para introdu o de dados referentes a cada acontecimento b sico AB4 Properties General Graphic User Properties Remarks Logical Condition Normal True False Parameter Definition O User Defined Input Type 5 Constant Probability Lambda Failure Rate 23 148000 Lambda Tau Average Unavailability epprox Time between 8760 000000 5 Probability of Failure Minutes Asymptotic Unavailability d Hours 9 Average Unavailability Cca Cancelar Ajuda Figura 6 11 Menu de entrada de dados De referir que o tipo de entrada Input Type seleccionado Average Unavailability conduz a um c lculo exacto da indisponibilidade Este modelo mais indicado quando os equipamentos seguem manuten es preventivas regulares e particularmente quando se Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 196 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia realizam testes ou ensaios periodicamente como o caso pr tico em estudo Neste tipo de entrada o tempo relativo execu
353. tado Dormant definida como uma probabilidade de falha m dia ou indisponibilidade Q num intervalo de tempo 7 correspondente ao intervalo entre testes tal que Dias Ade 5 MITR App MTTR 4 15 Onde Apu Taxa de avarias perigosas n o detectadas App Taxa de avarias perigosas detectadas MTTR Tempo m dio de repara o Mean Time To Repair t Intervalo de tempo entre ensaios testes inspec es A equa o anterior coincide tamb m com outro estudo apresentado pela International Electrotechnic Comission IEC IEC 61508 1998 Se continuarmos a assumir que App gt MTTR 0 a express o anterior reduz se novamente a Apot 2 Qiool 4 16 Estando novamente em sintonia com as express es 4 11 e 4 14 De acordo com outro trabalho analisado US Nuclear Regulatory Comission 1981 para sistemas sujeitos a testes peri dicos 7 e partindo do pressuposto que qualquer falha detectada durante os testes imediatamente solucionada 100 dos modos de falha s o detectados a indisponibilidade varia desde o valor zero no instante imediatamente a seguir realiza o do teste at ao valor mais elevado indisponibilidade 17 registado no instante imediatamente inferior realiza o do pr ximo teste Como a distribui o exponencial pode ser aproximadamente uma fun o linear a indisponibilidade m dia Q t entre testes aproximadamente AT Q t Ea 4 17 No entanto para as equa
354. taeneeseanaeneeseataeneeseags 72 2 5 3 Disponibilidade operacional ccce cece eee eee eee eee ee ereta 75 2 6 Conceito de SEQUIANGA ce cce eee eee eee eee ener e eens ene e ene e neta enna ee naennaes 75 2 7 Conclus es do CAPituUlO ccececcceceeeeeeeeeee sees eases ee eeeee essa eeeeeeneaeaeeeeneaeaeas 79 CAPITULO TN cece er eal sea Ieee Pa ah aoe eR aan O ee 81 RISCO sia T TLCD IDE REO cpsuiegel dacetned T 81 SL TG a NO 6 RR RARA RR RR ERR aai 81 S22 RISCO rsss a 82 Brad Analises de RISCO eerror rnrn E EEE EErEE EE AAA ATREA ADNANA 83 DZ e Gestao dO RISCO aeaea a E a a Sd 91 3 2 3 Tratamento das Incertezas aspas dd 92 3 2 4 Metodologias gen ricas de an lise de riSCO cccceececeeeeeeeeeeeeneaeees 94 3 3 Barreiras de Seg raNGas eee aaa aa AAAA AAAA AAAA AAAA AAAA 99 3 3 1 Classifica o das fun es das barreiras de seguran a 102 3 3 2 Classifica o dos sistemas de seguran a ieteenementents 105 3 3 3 Desempenho das barreiras de seguran a iiiiiititetemaetas 107 ZA A RISCO de CEO aaa ATETEA 113 3 4 1 Factores a considerar no risco de inc ndio essessessesresrerrerrrrrrrs 115 3 4 2 Objectivos das barreiras de seguran a contra inc ndios 118 3 5 Conciusves do Capitulo Gaia a a mad 120 CAPITULO TR art a AA A a E A A E E AEEA T EEEE 123 AN LISE DE BENS NO ESTADO DORMANT ccccccccccceseeeeeeeeeeceeeeeseuuuueu
355. tais Minuteman Muitas ind strias utilizam o m todo da An lise de rvore de Falhas no estudo da adequabilidade de um sistema numa perspectiva de risco e fiabilidade Este m todo fornece uma representa o da l gica de um modo de falha do sistema que pode ser analisada para prever o desempenho do mesmo Sun amp Andrews 2004 A rvore de Falhas uma t cnica gr fica destinada a entender como pode ocorrer um determinado acontecimento denominado como falha principal ou evento de topo de um sistema atrav s da an lise e identifica o dos poss veis estados de falha designados por acontecimentos prim rios dos subsistemas ou componentes considerados individualmente e tendo em conta os arranjos funcionais entre os mesmos Esta metodologia visa fundamentalmente satisfazer requisitos de seguran a e melhorias de projecto ou processo determinando a probabilidade de ocorr ncia do acontecimento de topo Como referido um m todo que se aplica com grande frequ ncia em sistemas de seguran a como os existentes em instala es nucleares ou plataformas de petr leo offshore A import ncia da An lise de rvore de Falhas em sistemas de seguran a reside no facto de se poder obter uma descri o completa das v rias causas da falha do sistema sendo assim poss vel identificar e rectificar qualquer problema de projecto Sinnamom amp Andrews 1997 A Figura 2 10 mostra um exemplo de uma rvore com os v rios tipos de avarias qu
356. te time Bayesian network reliability modeling and analysis framework Reliability Engineering amp System Safety Vol 87 pp 337 349 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 215 Refer ncias BURDEKIN F M 2007 General principles of the use of safety factors in design and assessment Engineering Failure Analysis Vol 14 pp 420 433 BURROS R H 1975 Probability of failure of building from fire Proc Am Soc Civ Eng Journal of the Structural Division Vol 101 pp 1947 1960 CARCHIA M 1999 Non Operating Reliability Carnegie Melon University www ece cmu edu koopman des_s99 non_operating Acedido em 12 de Fevereiro de 2009 CARINHAS H 2007 Apontamentos de Fiabilidade Instituto Superior de Engenharia de Lisboa CASTILLO E CONEJO A MINGUEZ R amp CASTILLO C 2003 An alternative approach for addressing the failure probability safety factor method with sensitivity analysis Reliability Engineering amp System Safety Vol 82 pp 207 216 CEA 4001 2009 Sprinkler Systems Planning and Installation Comit Europ en des Assurances CEPIN M amp MAVKO B 2002 A dynamic fault tree Reliability Engineering amp System Safety Vol 75 pp 83 91 CEPREVEN RT2 ABA H2O 2006 Regla T cnica Abastecimientos de Agua Contra Inc ndios Asociaci n de Investigaci n para La Seguridad de Vidas y Bienes Centro Nac
357. temente id nticos e a operar em condi es similares Existem outras abordagens sobre os componentes usados numa situa o de redund ncia onde se associa um factor de adormecimento ou dormancy factor a que varia entre os valores zero e um inclusive Carchia 1999 Este ser ent o um factor multiplicativo taxa de avarias calculada para esse componente quando numa situa o de opera o e que pode ser determinado em fun o das condi es ou factores ambientais em que o mesmo se encontra Se este factor assume o valor zero a 0 o componente sobressalente designa se por cold spare Um cold spare n o pode avariar antes de entrar em servi o Se o factor tem o valor unit rio a 1 chama se ao sobressalente um hot spare podendo avariar com uma taxa id ntica a um componente similar que se encontre em servi o A um componente cujo valor do factor de adormecimento se refere a qualquer situa o interm dia entre zero e um designa se por warm spare Este ltimo tipo de componente pode avariar antes de entrar em servi o mas com uma taxa inferior de um componente em funcionamento Meshkat et al 2000 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 133 Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Como visto anteriormente Tabela 4 1 os referidos sistemas de seguran a passam a maior parte da
358. tendo por base a redu o do risco tal como a IEC 61508 1998 a IEC 61511 2002 a Directiva Seveso II 1996 ou a Directiva M quinas 1998 entre outras No entanto a pr pria defini o de barreira de seguran a muitas vezes controversa de ind stria para ind stria de sector para sector ou de pa s para pa s apresentando se v rios termos para id ntico significado tais como barreiras defesas protec es camadas fun es de seguran a etc Sklet 2006 Para se falar em barreira de seguran a inevitavelmente teremos que referir o perigo que est subjacente a fonte de energia respons vel por esse perigo e uma sequ ncia de acontecimentos Normalmente o termo barreira e fun o s o empregues como sin nimos No entanto h que distinguir entre fun o de seguran a e sistema de seguran a quando nos referimos a barreiras A primeira representa uma tarefa e n o um objecto que corresponde ao impedimento da evolu o do acidente de forma que o pr ximo acontecimento da cadeia nunca seja alcan ado enquanto um sistema pode consistir em um ou v rios elementos de diversos tipos de maneira que a fun o da barreira seja alcan ada Svenson 1991 Assim a defini o de barreira de seguran a parece cobrir todas as fases da sequ ncia do acidente incluindo a preven o controlo e mitiga o do mesmo Hollnagel 2008 define de uma forma clara a distin o entre as fun es de seguran a e os sistemas de se
359. ter constru do uma ferramenta de suporte aos t cnicos da ind stria preocupados com a seguran a e disponibilidade dos seus bens e dado um pequeno contributo para a comunidade cient fica que se interessa por reas t o aliciantes como a Manuten o e a Fiabilidade onde o desenvolvimento de metodologias pode propiciar novos campos de estudo cient fico 1 4 Estrutura da Tese A tese encontra se estruturada em sete cap tulos existindo uma interliga o entre os mesmos atrav s de uma l gica de sustentabilidade te rica dos conceitos Houve tamb m a necessidade de apresentar alguns anexos que complementam o corpo do documento Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 3 Capitulo Introdu o No presente capitulo fez se um enquadramento do tema apresentou se uma panoramica sobre o assunto tratado a motiva o para a realiza o do trabalho e os objectivos propostos para o mesmo Tamb m se apontam alguns contributos que se espera terem sido introduzidos na rea da fiabilidade manuten o e seguran a com a elabora o do presente estudo O Cap tulo II serve para descrever o conceito RAMS Reliability Availability Maintainability and Safety a sua import ncia ao longo de todo o ciclo de vida de sistemas ou equipamentos e as suas implica es no risco Relativamente a este conceito s o apresentadas as caracter sticas principais
360. tes uma vez come ada a tarefa Para Ferreira 1998 os tempos t cnicos de repara o TTR resultam geralmente do somat rio dos seguintes tempos Tempo de verifica o que a avaria existe de facto eliminar o falso alarme Tempo de diagn stico Tempo de acesso ao org o avariado Tempo de substitui o e ou repara o Tempo de montagem Tempo de controlo e de arranque do sistema Na quantifica o da manutibilidade recorre se normalmente ao indicador correspondente ao tempo m dio de repara o ou recoloca o em servi o MTTR sendo este calculado de uma forma simples para o registo de n interven es atrav s da seguinte express o Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 67 Cap tulo II Conceito RAMS STIR MTTR _ i 1 2 3 2 19 n Em qualquer estudo que se efectue conv m numa primeira fase especificar de forma correcta o que se entende por reposi o em servi o de forma a n o influenciar o valor da manutibilidade de forma significativa Como a manutibilidade tamb m pode ser traduzida por uma probabilidade pode se tamb m ajustar aos tempos de repara o ou recoloca o em servi o uma determinada distribui o estat stica semelhan a da fiabilidade as distribui es estat sticas mais caracter sticas quando se efectuam estudos de manutibilidade s o e W
361. tico Combina o de determin stico e probabil stico Os m todos determin sticos t m em considera o os produtos o equipamento e a quantifica o das consequ ncias para v rios alvos como as pessoas ambiente e equipamento Os m todos probabil sticos s o baseados na probabilidade ou frequ ncia de situa es perigosas ou na ocorr ncia de potenciais acidentes Estes m todos focam principalmente a probabilidade de falha do equipamento ou dos seus componentes No estudo referido anteriormente Tixier et al 2002 a maior parte dos m todos s o determin sticos Tal aspecto deve se ao facto de a maior parte dos analistas tentarem quantificar os danos e consequ ncias de potenciais acidentes a partir da experi ncia anterior antes de perceber o porqu e como eles podem ocorrer A informa o de entrada pode ser t cnica ou qualitativa e pode ser dada atrav s de planos ou diagramas de processos e reac es de subst ncias de probabilidades e frequ ncias de pol ticas e tipos de gest o dados ambientais de testes ou conhecimento hist rico Os dados de sa da podem ser tipo recomenda es qualitativos ou indicar um ndice relativo ao n vel de risco quantitativos Ainda no referido estudo prop em se quatro classes de informa o de sa da nomeadamente 1 Tipo gest o ac es recomenda es modifica es e procedimentos de forma o ou opera o 2 Tipo lista listas de erros efeito domin causas
362. tics using fault tree analysis Journal of Risk and Reliability Part O Proceedings of the IMechE Vol 221 1 pp 43 55 IEC 60300 3 9 1995 Dependability management Part 3 Application guide Section 9 Risk analysis of technological systems International Electrotechnical Comission Geneva Switzerland 1EC 61508 Part 1 7 1998 Functional Safety of electrical electronic programmable electronic safety related systems International Electrotechnical Commission Geneva Switzerland 1EC 61511 Part 1 7 2002 Functional Safety Safety instrumented systems for the process industry sector International Electrotechnical Commission Geneva Switzerland I SOGRAPH 1999 Reliability Workbench Version 7 0 User Manual Item ITO K amp NAKAGAWA T 2000 Optimal Inspection Policies for a Storage System with Degradation at Periodic Tests Mathematical and Computer Modelling Vol 31 pp 191 195 IVERSON D amp PATTERSINE HINE F 1995 Advances in digraph model processing applied to automated monitoring and diagnosis Reliability Engineering amp System Safety Vol 49 3 pp 325 334 JACKSON Y TABBAGH P GIBSON P amp SEGLIE E 2005 The New Department of Defense DoD Guide for Achieving and Assessing RAM RAMS 2005 JOHANSSON H 2001 Decision Making in Fire Risk Management Report 1022 Lund University Department of Fire Safety Engineering Lund Sweden KANG D I HWANG M J amp HAN S H
363. to RAMS 2 7 Conclus es do Cap tulo Neste cap tulo fez se uma introdu o ao conceito RAMS Reliability Availability Maintainability and Safety mostrando a sua import ncia no contexto industrial e a sua aplica o ao longo de todo o ciclo de vida dos bens e suas implica es no risco Foi referida a import ncia da Fiabilidade e da Manutibilidade na Disponibilidade e na Seguran a operacional Conceptualmente na metodologia RAMS os dois primeiros factores podem ser referenciados como factores originais ou de input enquanto os dois ltimos factores como resposta ou output Para melhor compreens o de cada um dos referidos elementos do RAMS foram apresentadas individualmente as suas caracter sticas e alguns conceitos relacionados com cada uma das tem ticas Relativamente Fiabilidade foram apresentadas algumas defini es e apontadas algumas raz es que justificam o seu estudo Mostraram se as principais diferen as entre os conceitos de fiabilidade e qualidade com a introdu o da fiabilidade como uma extens o da qualidade ao longo do tempo Relativamente s estimativas da fiabilidade foram referidas as duas fontes onde fundamentalmente nos podemos basear para prever a fiabilidade dos bens nomeadamente a execu o de ensaios ou o recurso a bases de dados Quanto aos ensaios foram ainda referidos os v rios tipos de ensaios normalmente realizados para determina o ou c lculo da fiabilidade como os
364. trada em funcionamento do bem at ao momento da an lise Por seu lado a fun o de risco refere se a um acontecimento nico sendo neste caso tido como referencial o tempo desde o ltimo acontecimento A fun o de risco h t definida como uma probabilidade condicional dado que a avaria n o verificada at ao tempo t e pode matem ticamente ser expressa atrav s da express o 2 6 P t lt if lt t Attf gt t At A t limno 2 6 ou h t O 2 7 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 37 Cap tulo II Conceito RAMS De acordo com as express es 2 5 e 2 6 a fiabilidade tamb m pode ser expressa atrav s da seguinte express o hdt R t e 2 8 Assim d in R t oleae 2 9 Deste modo a fun o de risco pode ser interpretada como a diminui o relativa da fiabilidade por unidade de tempo Traduz a taxa qual os componentes est o a avariar por unidade de tempo no momento t At em rela o ao n mero de sobreviventes no momento t Quando se trata de bens repar veis sujeitos a ciclos de bom funcionamento interrompidos por estados de falha dos seus componentes com as respectivas distribui es estat sticas a taxa de avarias A t do sistema relaciona se com o processo estoc stico que modela as avarias ao longo do tempo Este pode ser considerado um Processo de
365. ty and Error Analysis o ASEP Accident Sequence Evaluation Program ou o MPPS Maintenance Personnel Performance Simulation Hollnagel 1998 Tal como j referido anteriormente este factor designado por fiabilidade humana e consequentemente o estudo de uma qualquer metodologia nesta rea n o fazem parte dos objectivos do presente trabalho pretendendo se apenas fazer refer ncia a este assunto muitas vezes de vital import ncia na gest o do risco gt As referidas causas pessoais tal como o pr prio nome indica englobam aspectos da vida pessoal que ter o reflexo no desempenho de um determinado indiv duo durante o per odo de trabalho A t tulo de exemplo podem ser referidos problemas familiares ou de sa de ou outro qualquer motivo de preocupa o que transportado para o ambiente de trabalho Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 25 Cap tulo II Conceito RAMS 2 3 4 Avarias devido a causa comum A redu o da ocorr ncia de potenciais avarias de um bem assenta fundamentalmente em tr s princ pios nomeadamente no aumento da fiabilidade dos seus componentes no uso de sensores que permitem obter a informa o antecipada sobre uma potencial avaria e na utiliza o de redund ncias activas ou passivas utilizando sensores comutadores Hoje em dia devido ao elevado desenvolvimento tecnol gico restri es d
366. ua at ao ponto indicado anteriormente supostamente com valor positivo caso contr rio a tubagem de aspira o pode colapsar ou a bomba sofrer danos Caso este requisito n o seja alcan ado dever o ser introduzidas altera es na instala o como por exemplo baixar a bomba relativamente ao reservat rio de gua ou aumentar o di metro da tubagem diminuindo assim a perda de carga A press o de descarga tal como a de aspira o tamb m manom trica e mede o valor da press o quando a gua sai da bomba atrav s de um man metro colocado na flange de descarga A press o de descarga fun o da press o de aspira o mais a energia adicionada gua pela bomba Ter que haver uma preocupa o para que a tubagem e acess rios a jusante da bomba estejam dimensionados para trabalhar com a press o produzida O valor da press o de descarga varia de acordo com o caudal debitado pela bomba sendo m ximo a caudal zero e m nimo quando a bomba operar ao caudal m ximo Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 174 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Por fim a press o nominal diz respeito energia que realmente fornecida pela bomba gua sendo independente da press o de aspira o A nica forma de saber a press o nominal efectuar a diferen a entre a press o de descarga e a press o de aspira o Outra car
367. ua fun o de distribui o acumulada de falha ou probabilidade de sucesso e depois aplicar as express es matem ticas anteriores Se os tempos at avaria do bem repar vel est o exponencialmente distribu dos tem se F t l e 4 9 Para o caso espec fico em que para valores de taxas de avarias e tempos se obtem At lt 0 10 A fun o de distribui o acumulada de falha pode ser calculada aproximadamente por F t l e At 4 10 E a respectiva indisponibilidade m dia recorrendo express o 4 7 determinada por F t dt ara Bjs As 4 11 Com esta conclus o e de forma intuitiva podemos esperar que um bem repar vel com taxa de avarias constante falhe a meio do per odo entre testes consecutivos De acordo com outro trabalho Andrews amp Moss 2002 a indisponibilidade m dia Q 7 de um sistema de seguran a tamb m referida nesse estudo como frac o de tempo Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 140 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant indispon vel FDT Fractional Dead Time pode ser determinada pela seguinte express o Or F at 4 12 T osa E r5 4 13 onde A Taxa de avarias falhas ocultas do bem considerada constante t Intervalo de tempo entre testes ou ensaios Tr Tempo m dio de repara o do bem A express o 4 13 tem significado desd
368. uado na Gr Bretanha Ramachandran 1999 estima se que por ano morrem cerca de 800 pessoas e ficam feridas cerca de 15 000 relacionados com a ocorr ncia de inc ndios Em m dia por ano a perda de material directo cifra se em cerca de 1 2 milh es de libras e material indirecto em 120 milh es de libras As perdas directas e indirectas devido a inc ndios representam na Gr Bretanha cerca de 0 21 do produto interno bruto do pa s Segundo Shaluf et al 2003 e de acordo com o relat rio da United Nations Environmental Program de 2002 refere se que nos 12 maiores acidentes em refinarias relacionados com inc ndios o resultado cifra se em 101 mortes 111 feridos graves e cerca de 150 000 pessoas evacuadas n o se contabilizando os preju zos materiais e econ micos da resultantes De acordo com Kim et al 2002 em 40 casos estudados de inc ndios na ind stria qu mica entre 1983 e 1997 os preju zos respeitantes a danos nas instala es ascendem a 1 617 milh es de d lares e com a perda de produ o cifra se em 2 370 milh es de d lares Assim mostra se de uma forma bastante clara a import ncia deste tema justificando o desenvolvimento de um trabalho nesta rea com o objectivo de tentar construir um modelo que de qualquer forma sirva para conhecer e gerir o risco tendo como objectivo principal a redu o do risco potencial de inc ndio nas instala es 3 4 2 Objectivos das barreiras de seguran a contra inc n
369. uadramento efectuado para esta tem tica e de uma forma simplificada a Metodologia RODS pode partida ser descrita como uma an lise que efectuada tendo em conta as duas fases embora neste estudo se tenha dado grande relevo primeira fase uma vez que reconhecida a elevada import ncia e influ ncia da fase de arranque das barreiras de seguran a quando solicitadas Grande parte dos problemas surge precisamente aquando da solicita o dos equipamentos quando estes se encontram indispon veis e n o durante o per odo ou miss o em que se encontram a funcionar em regime est vel Normalmente ap s a fase de arranque n o surgem problemas associados ao funcionamento da barreira de seguran a A Metodologia RODS pode ser representada de uma forma esquem tica conforme se mostra na Figura 5 2 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 155 Capitulo V Metodologia Proposta METODOLOGIA R O D S COMPONENTES DE SUPORTE COMPONENTES ACTIVOS NAO MONITORIZADOS MONITORIZADOS _ PERIODICIDADES DA MANUTEN O TESTES E ENSAIOS HIDDEN FAILURES INDISPONIBILIDADE DANGEROUS FAILURES ESTRUTURA O DO MODELO PROBABILIDADE DE FALHA DOS COMPONENTES AN LISE QUANTITATIVA AN LISE QUALITATIVA
370. ue da de Seguran a da Electrobomba Principal Electrobomba Principal AB10 AB11 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 273 Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 274 Industriais de Risco Elevado Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Relex File Name PhD Thesis Sobral v1 rfp Falha dos Sensores de Press o da Motobomba Diesel Alli To Page 1 Falha no Pressostato Falha no Pressostato de Arranque da de Seguranca da Motobomba Diesel Motobomba Diesel AB19 AB20 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 275 Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 276 Industriais de Risco Elevado Anexo V Arvore de Falhas da Barreira de Seguranca Relex File Name PhD Thesis Sobral v1 rfp Falha do Motor Diesel Falha do Motor de Arranque da Motobomba Diesel Motor Diesel da Motobomba Diesel Gripado Agarrado AI13 AB22 Fault Tree Diagram 4 To Page 1 Falha na Alimenta o de Combust vel Motobomba Die
371. ueeeeeeeeeesennnns 123 A VEO NC AO aa ri e NAAN 123 ie e O O ER too mner por mor nen nen Tor eee Meee nar nee nna ann TS ere rer E rrr 127 4 3 As barreiras de seguran a e o estado Dormant cccceeeceeeeeeeeeeeas 131 4 4 Metodologias de an lise cccccccceccceeeeeeeeeeeeeeeeeeeaeseeeeeeaeeeeeeaeaeneenes 133 4 5 Analise da indisponibilidade essare nren ninni E E EE E E ro sas 136 450k Falhas Oculta Ses Sina a KEENE EKENS 137 4 5 2 Exemplo de aplica o sssrsssrrrsssrrrsrrrrrsrrrrrnrrrrrnrrrrerrrrrerrrrrnne 148 4 6 Probabilidade de ocorr ncia de uma situa o cr tica ceceeeeeeeeeeeeeeees 150 4 7 Conclus es do Cap tulo usasse aa a errs 151 CAPITULO N aaee a a 153 METODOLOGIA PROPOSTA Surs to nestes sed pes das ese ea ae es Tae ea ed 153 xi Bil INELOCU O eare aaa E EEEE EE E r AE aaa ia Rai aaa ida add 153 5 2 Metodologia ROD Sapiera eee eee eee eee SEEE a a 155 5 2 1 Descri o detalhada da primeira fase da Metodologia RODS 157 5 2 1 1 Defini o da barreira de seguran a eceemeeseerententenas 157 5 2 1 2 Identifica o dos componentes de suporte ou de arranque 158 5 2 1 3 Identifica o dos componentes de suporte monitorizados e n o MOMIEORIZAGOS iii E A 158 5 2 1 4 Identifica o das potenciais falhas dos componentes de suporte 159 5 2 1 5 Estrutura o do modelo sisissisiissisisaasnis isi sLLLASLLELISS
372. uentista e a escola bayesiana Na frequentista a probabilidade quantificada como a frequ ncia de ocorr ncia de determinado acontecimento sendo bastante til para caracterizar a variabilidade de um fen meno que representado por uma vari vel Na bayesiana aceitam se interpreta es subjectivas das probabilidades podendo as estimativas ser actualizadas de acordo com a disponibilidade de novas informa es A abordagem frequentista permite caracterizar fen menos passados onde foram recolhidos dados e a bayesiana permite quantificar situa es futuras actualizando essas estimativas ao longo do tempo conforme se v o obtendo mais dados Esta ltima talvez a mais indicada para o tratamento das incertezas na an lise e gest o de riscos A variabilidade de um fen meno f sico ou o grau de incerteza de acontecimentos futuros podem ser representados por vari veis aleat rias atrav s de modelos f sicos matem ticos ou de outro tipo Assim existem dois tipos de incertezas umas associadas s vari veis que s o o resultado dos modelos utilizados designadas por incerteza do modelo ou epistemol gicas e as incertezas pr prias de um dado fen meno designadas por variabilidade intr nseca natural ou aleat ria Conforme descrevem Siu et al 1990 para cada rea de aplica o espec fica podem se ter diversas fontes potenciais de incerteza Como uma an lise de risco serve de base para uma decis o importante que todas ess
373. uinte express o n P Pics 2 17 i l onde a probabilidade de cada conjunto de corte m nimo Pmcs determinada usando a rela o de ocorr ncia simult nea de acontecimentos independentes jal Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 55 Cap tulo II Conceito RAMS ou seja o produto das probabilidades dos acontecimentos b sicos Pj que fazem parte desse conjunto Como a obten o da listagem dos conjuntos de corte m nimos pode representar um trabalho rduo quando uma rvore de Falhas n o contem acontecimentos mutuamente exclusivos ou esta for muito extensa s o normalmente utilizados m todos de gera o de cortes m nimos Destes m todos destaca se um algoritmo designado por MOCUS Method of Obtaining Cut Sets desenvolvido por Fussell e Vesely em 1972 Este algoritmo efectuado de cima para baixo top down e assenta no facto das portas l gicas OU terem o efeito de aumentar o n mero de conjuntos de corte e as portas E aumentarem o tamanho ou a ordem desses conjuntos Andrews amp Moss 2002 Podem ainda ser referidos outros m todos como o Esary Proschan assumindo que todos os conjuntos de corte s o independentes incluindo algumas simplifica es ou m todos mais exactos com algoritmos de gera o de conjuntos de corte como o MICSUP Minimal Cut Set Upwards similar ao MOCUS mas com uma a
374. ular as medidas que permitam manter o risco a esse n vel evitando que o mesmo sofra grandes altera es ao longo do tempo Quando n o aceit vel a redu o do risco dever ser equacionada tendo em aten o as an lises qualitativas e quantitativas efectuadas O importante a reter nestes par grafos 2 Ver Cap tulo II 2 Ver Capitulo III 3 2 1 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 201 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia mostrar a necessidade de se estabelecer um crit rio de aceita o do risco ap s a realiza o de uma an lise quantitativa 6 3 8 Simula o para cen rios alternativos Seguindo as ideias apontadas nos par grafos anteriores e no pressuposto de que o valor encontrado para a indisponibilidade da barreira de seguran a conduz a um risco n o aceit vel procedeu se simula o de alguns cen rios alternativos Tais cen rios passam fundamentalmente por se observar dois tipos de altera es face ao cen rio inicial designado por Cen rio 1 nomeadamente Altera o das periodicidades para a realiza o dos testes e ensaios a alguns sistemas da barreira de seguran a Melhoria de alguns par metros individuais Desta forma criaram se mais cinco cen rios reflexo de algumas altera es tal como indicado na Tabela 6 9 Tabela 6 9 Cen rios alternativos Cen rio
375. ulo II Conceito RAMS A primeira etapa da an lise de dados de vida de um bem consiste em escolher a forma como esses dados ser o estudados nomeadamente se os mesmos s o analisados individualmente ou em grupo A etapa seguinte refere se defini o do tipo de dados que possu mos nomeadamente se s o todos tempos at avaria ou se existem dados suspensos ou censurados referentes a tempos de bom funcionamento desde as ltimas avarias at ao momento da an lise ou ainda se os dados se referem a intervalos de tempo se por exemplo apenas sabemos que a avaria ocorreu durante um turno de trabalho Segue se a selec o da distribui o estat stica Nas an lises cl ssicas de fiabilidade a determina o do tipo de distribui o que mais se ajusta a um determinado n mero de dados existentes pode ser efectuada com recurso a v rios testes ou m todos Qui quadrado Kolmogorov Smirnov etc Ap s se ter adoptado a distribui o que mais se ajusta aos dados h que estimar os par metros caracter sticos dessa distribui o Para esse efeito existem basicamente tr s metodologias M todo Gr fico M todo dos M nimos Quadrados An lise de Regress o M todo da Maxima Verosimilhan a MLE O M todo Gr fico probability plotting implica o uso de pap is especialmente concebidos para o efeito linearizando a fun o de probabilidade de falha acumulada Nestes pap is ao eixo das abcissas corre
376. umento da complexidade dos equipamentos e adi o de novos componentes os produtos com fiabilidades actualmente aceit veis necessitam de ser monitorizados para se analisar a evolu o desta caracter stica 2 3 1 Fiabilidade e Qualidade Muitas vezes os termos qualidade e fiabilidade s o aplicados como se fossem semelhantes No entanto existe uma diferen a fundamental entre estes dois conceitos Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 17 Cap tulo II Conceito RAMS pois enquanto a fiabilidade se refere ao desempenho de um bem durante a sua vida inteira o controlo de qualidade est relacionado com o desempenho desse bem num determinado tempo particular e espec fico sendo este momento normalmente estabelecido durante um processo de fabrico Tal como referido na pr pria defini o a fiabilidade prev a probabilidade dos componentes sistemas e equipamentos funcionarem sem avarias durante determinados per odos de tempo ao longo da sua vida desde a concep o at ao abate ou desmantelamento O controlo de qualidade situa se num momento concreto embora tamb m importante assegurando a conformidade com as especifica es ou certificando que os produtos s o testados e inspeccionados correctamente De facto existem algumas diferen as entre o controlo de qualidade tradicional e a fiabilidade nomeadamente
377. uran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 171 Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Muitos outros inc ndios ocorreram e ocorrem diariamente com repercuss es ao n vel da continuidade das actividades ou destrui o de edif cios e equipamentos assim como a ocorr ncia de mortes e feridos ou danos ambientais De todos eles se retiram li es que promovem a melhoria das ac es de combate quer a n vel dos equipamentos quer dos m todos utilizados Embora o termo Bombeiro possa hoje em dia ser conotado com um conjunto de ac es e bravura a sua origem etimol gica refere o Bombeiro como o homem da bomba Tamb m em Portugal a designa o de Bombeiro come ou a utilizar se em 1738 para o homem encarregue da bomba Viegas 2006 Presume se que as primeiras bombas tenham sido utilizadas pelos Eg pcios cerca de 2000 anos AC com a finalidade de irrigar os campos Mais tarde na Alexandria foi inventada a primeira bomba para extin o de fogo Antes do surgimento das bombas centr fugas inventadas durante a revolu o industrial usavam se bombas de gua rec procas ou rotativas operadas manualmente atrav s do vento ou a vapor Hoje em dia comum projectar e instalar por imperativo legislativo ou iniciativa pr pria sistemas de bombagem de gua contra inc ndio em determinados edif cios e instala es fabris com vista sua protec o contra eventos desta natureza De facto os sistemas de bombage
378. ust vel Motobomba Diesel Na constru o da rvore de Falhas procurou se encontrar depend ncias e sequ ncias funcionais entre os seus acontecimentos o que obrigaria a utilizar portas l gicas din micas No entanto por quest es de simplifica o do modelo tamb m houve a preocupa o de tentar transformar sempre que poss vel essas situa es em rvores est ticas De facto ap s v rias tentativas em estruturar a rvore de Falhas de forma a que esta traduzisse o mais fielmente poss vel o modelo real em termos funcionais havia apenas duas situa es em que potencialmente se poderiam utilizar portas l gicas din micas Estas situa es diziam respeito aos sensores de press o quer da electrobomba principal quer da motobomba diesel uma vez que se poderia considerar o pressostato de seguran a como um spare do pressostato de arranque com um dormancy factor igual a 1 hot spare Essas situa es correspondentes a sub Arvores de Falhas din micas poderiam ser representadas como se indica nas Figuras 6 9 e 6 10 Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 192 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Falha dos Sensores de Press o da Electrobomba Principal Al7 i Falha no Pressostato Falha no Pressostato de Arranque da de Seguran a da Electrobomba Principal Electrobomba Principal AB
379. uten o de componentes redundantes Atrav s do modelo desenvolvido mostra se que quanto maior for a frequ ncia de inspec o menor a probabilidade de uma falha oculta ocorrer entre inspec es sucessivas tendo se por objectivo confrontar este aumento da fiabilidade com a indisponibilidade das redund ncias motivada pelo tempo necess rio realiza o dessas inspec es Neste estudo tamb m se assume que as inspec es s o perfeitas De igual forma referido outro estudo Motta amp Colosimo 2002 onde se determina a frequ ncia para a manuten o preventiva de unidades em standby com a apresenta o de uma aplica o pr tica sobre rel s de uma instala o produtora de energia el ctrica no Brasil Neste trabalho os autores mostram como as falhas ocultas de bens em standby levam a maiores dificuldades na determina o da periodicidade para efectuar a manuten o preventiva Normalmente esta periodicidade baseada na experi ncia e julgamento dos t cnicos e engenheiros de manuten o com alguma subjectividade No trabalho desenvolvido pelos autores anteriormente citados relativo a rel s de protec o de um sistema de transmiss o e distribui o refere se que relativamente s falhas ocultas s o apontados basicamente dois modos Falha na opera o na presen a de uma solicita o operacional tamb m designada por falha operacional Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de B
380. valores resultam mais da experi ncia dos fabricantes e respectivas assist ncias t cnicas do que propriamente de uma recolha fidedigna de dados reais de um equipamento espec fico Por outro lado assente numa Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 210 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VII Conclus es e Trabalhos Futuros base mais concreta e real foram assumidas periodicidades individuais para a realiza o dos testes ou ensaios Desta forma foi poss vel seguir a metodologia estabelecida e efectuar uma an lise qualitativa seguida de uma an lise quantitativa Na an lise qualitativa foram determinados os conjuntos de corte m nimos MCS ou combina es de acontecimentos que levam ocorr ncia do acontecimento de topo Foi verificada a exist ncia de um conjunto de primeira ordem correspondendo a um erro humano que ocorre com alguma frequ ncia Esta uma situa o decorrente dos procedimentos de inspec o teste ou ensaio e acontece quando inadvertidamente o t cnico n o procede reabertura da referida v lvula no fim da sua interven o Foram tamb m identificadas outras situa es correspondentes a conjuntos de corte de segunda ordem merecendo a devida aten o por parte dos analistas Na sequ ncia da an lise quantitativa e tendo em conta os dados de entrada do modelo At determinou se a probabilidade referente indisponibilidade associa
381. varia do bem num tempo gen rico t deve se ao facto de Ser solicitado em t mas encontrar se em falha com probabilidade Qo Ocorr ncia de falha aleat ria oculta antes de t F t Assim a indisponibilidade instant nea em t O lt t lt r vir De referir que se fosse assumido outro tipo de distribui o diferente da exponencial negativa com fun o de risco n o constante a abordagem a esta quest o levaria apresenta o de outras express es matem ticas Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 144 Industriais de Risco Elevado Cap tulo IV An lise de Bens no Estado Dormant Joalt Qy Qo F 0 4 22 E o respectivo tempo m dio inoperacional downtime T 04 doa tat 4 23 0 T pcos Qy t I Qo Fat 4 24 0 AB Per odo relativo ao teste ensaio ou manuten o O bem n o se encontra operacional sendo o tempo m dio de inoperacionalidade downtime correspondente ao tempo dispendido em manuten o teste ou ensaio T D AB Tp 4 25 BC Num tempo gen rico t entre duas manuten es o bem pode se encontrar avariado devido a um erro ocorrido na anterior ac o de manuten o teste ou ensaio yo OU como anteriormente devido a uma falha quando solicitado Qo ou a uma avaria aleat ria antes de ty F t A indisponibilidade instant nea sera dada por qe 7 o 0
382. verificar pode ser calculada atrav s das probabilidades dos denominados eventos b sicos As rvores de Falhas tamb m s o uma ferramenta importante na ajuda do diagn stico ap s a ocorr ncia de avarias ou acidentes graves Constata se que uma rvore de Falhas um negativo do diagrama l gico do sistema formado pelas fun es correspondentes aos acontecimentos de sucesso considerados ou seja as referidas no Diagrama de Blocos de Fiabilidade anteriormente referido O Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 51 Cap tulo II Conceito RAMS Diagrama de Blocos analisado numa l gica de sucesso do sistema enquanto a Arvore de Falhas vista numa ptica de insucesso ou falha Na correspond ncia das rvores de Falhas com a lgebra Booleana pode se dizer que as portas l gicas OU E e N O combinam acontecimentos da mesma forma que as mw opera es Booleanas uni o intersec o e complementar respectivamente Os principais objectivos de uma an lise utilizando FTA passam por Aumentar a seguran a funcional operacional e ambiental Avaliar e aumentar a fiabilidade dos sistemas Identificar os componentes mais fr geis do ponto de vista da fiabilidade do sistema Compreender melhor o sistema Identificar os efeitos das avarias de causa comum CCF Common Cause Fai
383. vi L STA DE TABELAS Tabela 2 1 Simbologia l gica e nomenclatura mais usada em An lises de rvore de Falhas sussa sintra AANEEN AANA EANA twa wee aan dudes NEN 53 Tabela 2 2 Portas l gicas de nega o usadas em An lises de rvore de Falhas 59 Tabela 2 3 Portas l gicas din micas ssssssssrssrrrsrrrrsrrrrsrrrrsrrrnsrrrrerrrnsrrrrsrrrnsrrrns 63 Tabela 3 1 Dados de entrada ja apras pie aee soa Ras aaa MEUS DE da Ra SD sn a a 96 Tabela 3 2 Dados de sa da iis ss nee rara nana nana nana 97 Tabela 3 3 Requisitos para as barreiras de seguran a ssssssssssrrrrssrrrrrrrsssrrrrrress 108 Tabela 3 4 N veis de Integridade de Seguran a 1EC 61511 sssssssessrrssserrsrereses 109 Tabela 4 1 Valores t picos em percentagem de tempo de calend rio para equipamentos no estado de n o opera o 2 cee cece cece eee ee eee eens nena eee nana nana a nana ananaa 131 Tabela 6 1 Causas de falha em sistemas de bombagem icisiiis iii 173 Tabela 6 2 Caracter sticas nominais das DOMbAS eceeeeeeeee eee ee eeeeeeeeeeeaeaeaeaees 186 Tabela 6 3 Identifica o dos Acontecimentos B sicos cecceceeceeeeeeeeeesetenteneeaees 190 Tabela 6 4 Acontecimentos Interm dios da rvore de FalhaS scccssseeseeseseeeeeeeeens 192 Tabela 6 5 Par metros de entrada para o c lculo da indisponibilidade 197 Tabela 6 6 Indisponibilidade m dia asso
384. volver mais o acontecimento em termos de causas Acontecimento FALHA DE TOPO ou DESCRI O INTERM DIA Acontecimento CASA Pode ocorrer ou n o ocorrer com certeza TRUE or FALSE Porta l gica INIBI O INHIBIT Gate O input produz o output quando o acontecimento condicional existir Acontecimento CONDICIONAL usado com a porta Inibi o Transfer ncia Repeti o ou Sub rvore correspondente ao respectivo ramo assinalado no fluxograma l gico Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es Industriais de Risco Elevado 53 Cap tulo II Conceito RAMS A an lise de uma rvore de Falhas faz se normalmente em duas fases uma an lise qualitativa seguida de uma an lise quantitativa A an lise qualitativa traduz se por obter as v rias combina es de acontecimentos que podem causar a falha ou evento de topo MCS minimal cut sets enquanto a an lise quantitativa se baseia no c lculo da probabilidade ou frequ ncia com que a falha estado do sistema pode ocorrer A an lise qualitativa pode ser efectuada recorrendo a Diagramas de Decis o Bin rios BDD Binary Decision Diagrams Sinnamom amp Andrews 1997 ou outros algoritmos computacionais Um conjunto de corte cut set de uma rvore de Falhas uma lista de acontecimentos b sicos ou falhas de componentes que quando ocorrem o acontecimento de topo tamb m ocorre ou se
385. vos de seguran a para pessoas ambiente e bens Qualquer que seja a rea estudada quer seja nuclear aeroespacial qu mica autom vel ou outra a seguran a tem vindo a ganhar cada vez mais import ncia Segundo Kumamoto 2007 de acordo com as actividades internacionais desenvolvidas nesta rea transformou se este s culo numa era de prioridade seguran a safety first age Em termos de risco s o estabelecidos objectivos e a partir da desenvolvem se projectos instalam se os equipamentos e procede se sua explora o nunca esquecendo a manuten o dos mesmos A falha um fen meno inevit vel em todos os produtos e sistemas tecnol gicos Do ponto de vista cient fico e da engenharia a investiga o do incerto e obscuro dom nio das falhas leva explora o dos limites funcionais e f sicos dos sistemas no esfor o de perceber como porqu e quando um bem n o ir funcionar adequadamente Seja qual for o contexto o controlo e gest o das falhas fundamental na gest o do risco Tal como j referenciado no cap tulo anterior as reas relacionadas com a an lise das falhas tornam se multidisciplinares uma vez que envolvem temas como a fiabilidade disponibilidade manutibilidade e seguran a RAMS risco qualidade detec o identifica o de falhas e toler ncia falha entre outras 3 2 Risco Pode se come ar por definir o que o risco Fundamentalmente o risco envolve acontecimentos futu
386. xist ncia de componentes de suporte monitorizados bastante importante e dever ser tida em conta uma vez que para esses componentes uma avaria ocorrida num dado instante t teoricamente conhecida de imediato levando tomada de ac es de natureza correctiva fora dos per odos normais de inspec o teste ou ensaio Caso as avarias ocorram em componentes de suporte n o monitorizados s no momento em que se realizam ensaios ou testes peri dicos teremos conhecimento da sua exist ncia designando se por isso como falhas ocultas hidden failures A gravidade da ocorr ncia destas falhas aumenta quando as mesmas n o s o detectadas nos referidos 17 A monitoriza o em cont nuo pressup e a transmiss o e tratamento de sinais em tempo real Mesmo que o equipamento principal se encontre numa zona n o observada a informa o sobre o estado deste tipo de componentes pass vel de ser conhecida atrav s de um sistema de gest o t cnica centralizada G T C ou um quadro repetidor de sinais Q R S que se encontre numa zona vigiada Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 158 Industriais de Risco Elevado Capitulo V Metodologia Proposta testes ou ensaios peri dicos mas apenas reveladas numa solicita o em situa o real de acidente Na metodologia proposta identificam se os componentes que se encontram a ser monitorizados assumindo se que a eve
387. y amp Associates Lewis 2006 foi o que aconteceu numa f brica de carpetes na Ge rgia Carolina do Sul em 1995 Duas bombas accionadas com motores diesel n o funcionaram tendo o inc ndio destruindo toda a f brica e tendo se alcan ado preju zos da ordem dos 200 milh es de d lares mas felizmente sem v timas mortais A investiga o realizada a posteriori mostrou que as raz es para tal falha se deveriam basicamente falta de procedimentos de manuten o e inspec o adequados para os equipamentos de protec o Apesar das normas c digos e regras para o projecto instala o explora o testes e manuten o de equipamentos de protec o contra inc ndios estes n o s o normalmente seguidos dando em muitos casos uma falsa sensa o de seguran a Existem algumas considera es que conv m ser tidas em conta na instala o de uma central de bombagem de guas contra inc ndios nomeadamente Encontrar se instalada num local de f cil acesso e independente de outras instala es O local da instala o ser ele pr prio resistente ao fogo durante um per odo de tempo n o inferior a 60 minutos Possuir sistema de drenagem Terem sido previstos e calculados sistemas de ventila o e renova o de ar especialmente quando se trata de motores diesel A temperatura ambiente deve situar se entre o 50C e os 40 C Em termos construtivos dever se ter em considera o que os elementos mec nicos da
388. yse de l indisponibilit de certains composants requis pour les start ups de tels quipements et ensuite l obtention de la connaissance du risque potentiel dans chaque cas particulier Il appartient ensuite la gestion des locaux de d finir un crit re pour l acceptation du risque et s il ne peut pas tre tol r de cr er les m canismes qui conduisent sa r duction La m thodologie qui a t developp au cours de ce travail a t appliqu e dans le cas d une barri re de s curit Cette application pratique permis d obtenir de l information qualitative importante ainsi que des valeurs qui aident a d cider sur une base soutenue sur les actions possibles dans le fonctionnnement et le maintien de la barri re de s curit concern s Mots Cl Arbre de Fautes Barri re de S curit disponibilit dormant fiabilit maintenabilit RAMS Risque S curit vi A craveci MENTOS Os meus agradecimentos v o para todos que acreditaram em mim e de uma forma ou de outra me ajudaram a completar esta etapa da minha vida Em primeiro lugar gostava de agradecer ao Prof Doutor Luis Andrade Ferreira pela sua orienta o As suas opini es pertinentes conhecimento e experi ncia permitiram a realiza o do presente trabalho Ao longo dos ltimos anos tive o privil gio de com ele poder partilhar a realiza o de v rios trabalhos acad micos e participar em confer ncias nacionais e internacionais O meu s
389. z es o fogo pode tornar se incontrol vel para o homem passando a designar se como um inc ndio Utiliza o da Metodologia RAMS na An lise de Barreiras de Seguran a de Instala es 170 Industriais de Risco Elevado Cap tulo VI Aplica o da Metodologia Tal como referido anteriormente no combate a inc ndios o agente extintor mais utilizado universalmente a gua devido n o s aos seus efeitos de arrefecimento e inibi o da reac o de combust o como tamb m devido ao seu baixo custo e f cil acessibilidade Teoricamente para extinguir um inc ndio num quilo de madeira liberta o de cerca de 20 kJ s o necess rios aproximadamente 80 gramas de gua o que significa que a massa de gua para extinguir um inc ndio consideravelmente inferior massa do combust vel isto n o contabilizando a gua desperdi ada Mesmo assim quando se trata de um inc ndio importante a quantidade de gua necess ria para o controlar ou extinguir atinge valores elevados sendo necess rio um grande caudal num curto espa o de tempo dependendo do poder calor fico dos combust veis A hist ria revela factos relacionados com os efeitos destruidores de alguns inc ndios importantes Viegas 2006 tais como O grande inc ndio de Roma 64 AC onde foram perdidas milhares de vidas e destru dos v rios distritos da cidade O grande inc ndio de Londres 2 de Setembro de 1666 onde milhares de casas e outros edif

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