آنالیز کمی ریسک روشی نظام یافته می باشد که انجام آن نیازمند وجود اطلاعاتی درباره طراحی، تاسسیسات، انجام عملیات،قابلیت اعتماد قطعات، فعالیت های انسانی، پیشرفت فیزیکی حوادث، و پیامد های پنهان زیست محیطی و سلامتی ممکن می باشد.
آنالیز کمی ریسک از مدل های منطقی ترسیم کننده ترکیب حوادثی که می توانند باعث وقوع سوانح و حوادث شدید شوند و همچنین مدل های فیزیکی ترسیم کننده نحوه پیشرفت حوادث و انتقال مواد خطرناک به محیط زیست، استفاده می کند. مدل ها به روش احتمالاتی ارزشیابی می شوند تا هر دو دید کمی و کیفی درباره سطح ریسک را ارائه داده و بخش هایی از طراحی، ساخت و عملیات که بیشترین اهمیت را از لحاظ ریسک دارند، مشخص گردند. آنالیز کمی ریسک از لحاظ عمق آنالیز و جمع آوری بسیار جزئی داده ها، از روش آنالیز کیفی تمیز داده می شود. مدل های منطقی آنالیز کمی ریسک عموما از درخت های حوادث و درخت های خطا تشکیل شده اند. درخت های حوادث، حوادث آغازگر و ترکیب از کار افتادگی و عملکرد صحیح سیستم را نشان می دهد، در حالی که درخت های خطا چگونگی وقوع ازکارافتادگی های سیستم که در درخت های حوادث نشان داده شده اند را ترسیم می کنند. این مدل ها آنالیز می شوند تا تخمینی از احتمال هر سلسله حوادث به دست آید. نتایجی که با بهره گرفتن از این روش بدست آمده اند عموما به صورت اعداد ریسک نشان داده می شوند (مثلا، هزینه در سال)[۱۰]
بر اساس استاندارد API 581، سیستم RBI این تاثیرات را به چهار دسته پایه ای از ریسک تقسیم می کند .
- حوادث آتش گیر، که می توانند به دو طریق خسارت وارد کنند، تشعشع حرارتی و انفجار ناشی از فشار بیش از حد. بیشتر خسارت های ناشی از تاثیرات حرارتی، در منطقه نزدیک به محل وقوع حادثه اتفاق می افتند اما تاثیرات موج انفجار می تواند باعث خسارت در فواصل دورتر از مراکز موج نیز گردند .
- نشت مواد سمی ، این گونه حوادث فقط هنگامی مدنظر قرار می گیرند که دارای تاثیرات ناگوار و شدیدی بر روی پرسنل باشند. بر خلاف حوادث اتش سوزی ، نشت مواد سمی نیاز به وقوع واقعه دیگری ( مانند اشتعال درمورد مواد آتش گیر) ندارند تا منجر به حوادث ناگوار شوند .
- ریسک های زیست محیطی ، یک مولفه مهم در محاسبه ریسک نهایی یک واحد فرایندی می باشد . سیستم RBI فقط بر روی ریسک های شدید متمرکز می شود و تاثیرات مزمن ناشی از انتشار سطح پایین را در نظر نمی گیرد . خسارت های زیست محیطی می تواند ناشی از رها شدن حجم زیادی مواد باشد ، اما فقط ریسک زیست محیطی ناشی از رها شدن مقدار زیادی مایعات هیدروکربنی در خارج از مرزها فیزیکی واحد در نظر گرفته می شود .
-
- خسارت مالی ناشی از توقف در تولید، که ممکن است گاهی اوقات بیشتر از هزینه های خسارت به تجهیزات و محیط زیست باشند ، لذا بایستی در سیستم RBI آنها را نیز مدنظر قرار داد . هزینه های تعویض یک دستگاه ( ناشی از تخریب در اثر اتش سوزی ) در مقایسه با زیان های تجاری ناشی از توقف یک واحد حیاتی برای یک دوره زمانی بلند مدت میتواند بسیار ناچیز باشد .
فرایند آنالیز با استخراج داده های مورد نیاز ( فرآیندی ، تجهیزات و … ) RBI آغاز می شود . در مرحله بعد سناریوهای مختلفی توسعه می یابند تا نشان دهند که چگونه نشتی ها ممکن است اتفاق بیفتند و چگونه می توانند به سمت وقایع ناگوار پیش روند. در محاسبات کمی RBI ، یکی از چهار فاکتور تعریف کننده سناریوها در یک سناریوهای نشت ، اندازه حفره ای است که بر روی تجهیزات ایجاد می شود . از انجایی که رابطه یک به یک بین اندازه حفره و سناریوها برقرا است ، این واژه ممکن است به جای هم به کار برده شوند.
برای هر سناریو، هر چهار دسته ریسک ( در صورت نیاز ) به صورت جداگانه محاسبه می شوند . سپس ریسک هر یک از تجهیزات ، از مجموع مولفه های ریسک محاسبه شده برای هر سناریو ( اندازه حفره ) به دست می آید.[۱۰]
۳-۱-۲-۱ محاسبه پیامدهای از کارافتادگی:
پیامدهای ناشی از نشت یک ماده خطرناک در پنج مرحله مجزا تخمین زده می شود :
الف- تخمین سرعت خروج ماده و یا جرم کل ماده موجود که میتواند از داخل دستگاه خارج شود .
ب- تعیین حالت پخش شدن سیال، به صورت سریع (آنی ) و یا آهسته ( پیوسته )،
پ- تعیین حالت فیزیکی سیال (مایع یا گاز) حین پخش شدن در اتمسفر
ت- تخمین تاثیر سیستم های تخفیف دهنده پیامد ها
ث- تخمین پیامدهای ناشی از کارافتادگی .
همانگونه که در فصل بعدی شرح داده خواهد شد، برای محاسبه پیامدهای زیست محیطی مستقیماً از داده های سرعت خروج و یا جرم کل ماده استفاده می شود . همچنین ریسک خسارت مالی ناشی از توقف تولید نیز مستقیماً از روی نتایج حوادث آتش سوزی محاسبه می گردد.
۳-۱-۲-۱-۱ تخمین سرعت خروج سیال
در سیستم RBI نحوه خروج سیال از درون ظروف تحت فشار را به دو گروه کلی تقسیم می کنیم :
خروج آنی و خروج پیوسته ، خروج آنی به آن دسته از نشتی ها اطلاق می شود که در مدت زمان نسبتاً کوتاهی تمامی محتویات دستگاه به محیط نشت کند، مانند هنگامی که شکست ترد در یک ظرف اتفاق بیفتد . منظور از خروج پیوسته ، آن دسته از نشتی هایی است که درمدت زمان طولانی و با سرعت ثابت اتفاق می افتند . پس از مشخص شدن نوع نشتی ، از معادلات مربوط به هر کدام برای مدل سازی آنها استفاده می سازد .
۳-۱-۲-۱-۲ پیش بینی رفتار نشتی
در سیستم RBI منظور از نتیجه یک نشتی ، فعالیت فیزیکی یک ماده خطرناک می باشد . مثال هایی از رفتار نشتی عبارت اند از پخش ایمن ، انفجار و جت آتش ، بایست توجه داشت که رفتار (outcome) نشتی را با پیامدهای (consequences)آن اشتباه نگیریم. در آنالیز RBI، منظور پیامدها تاثیرات ناگوار ناشی از نتایج یک نشتی بر تجهیزات ، افراد و محیط زیست می باشد .
نتیجه واقعی یک نشتی به طبیعت و خواص ماده در حال نشت بستگی دارد . توضیح مختصری در مورد نتیجه های ممکن برای انواع حوادث در زیر آمده است .
۳-۱-۲-۱-۲-۱ تاثیرات اشتعال زا
در اثر نشت یک ماده آتش گیر ممکن است شش رفتار مختلف به وجود می آید :
الف-پخش بی خطر (ایمن ) (SD) : هنگامی اتفاق می افتد که سیال خارج شده و بدون اشتعال پخش شود . قبل از اینکه ماده به یک منبع اشتعال برخوردکند غلظت آن به زیر حد قابلیت اشتعال کاهش می یابد. هر چند هیچ رفتار اشتعال زایی اتفاق نیفتاده است ، اما ممکن است که نشت ماده قابل اشتعال ( بخصوص مایعات ) تاثیرات زیست محیطی مخربی داشته باشد . حوادث زیست محیطی به صورت جداگانه بررسی خواهند شد.
ب- جت آتش (JF) : هنگامی رخ می دهد که یک گاز با ممان بالا ، مایع و یا یک سیال دو فازی مشتعل شود . سطوح تشعشع معمولاً در نزدیکی آتش جت بالاست . اگر ماده خارج شده بلافاصله مشتعل نشود ، ممکن است یک ابر قابل اشتعال به وجو آید . هنگام اشتعال ، این ابر خواهد سوخت و جت آتش تشکیل خواهد شد .
پ-انفجار ابر بخار (VCE) : تحت شرایط خاص ، هنگامی که جبهه شعله با سرعت زیاد حرکت می کند اتفاق می افتد . اغلب خسارت انفجار ناشی از موج فشاری است که توسط جبهه شعله بوجود می آید .
ت- آتش آنی (FF) : هرگاه یک ابر از ماده تحت شرایطی بسوزد که فشار قابل ملاحظه ایجاد نکند ، آتش آنی بوجود می آید . پیامدهای ناشی از آتش آنی فقط در محدود نزدیک به ابر در حال سوختن حائز اهمیت هستند . آتش آنی نمی تواندبه حدی فشار ایجاد کند که باعث خسارت شود.
ث- توپ آتش (BL) : هنگامی اتفاق می افتد که مقدار زیادی سوخت پس از آنکه به مقدار کمی با هوای اطراف مخلوط شد ، مشتعل شود . تاثیرات حرارتی یک توپ آتش به مراتب فراتر از مرزهای خود توپ آتش است . اما توپ آتش عمر کوتاهی داشته و به سرعت از بین می رود .
ج-حوضچه آتش : هنگامی رخ می دهد که یک حوضچه از مایعات آتش گیر، مشتعل شود . تاثیرات حرارتی تشعشع محدود به منطقه اطراف خود حوضچه می باشد .
۳-۱-۲-۱-۲-۲ تاثیرات سمیت
هنگام نشت یک ماده سمی ممکن است دو حالت به وجود آید : پخش ایمن و یا پخش منجر به مسمومیت . برای اینکه سمیت تاثیرگذار باشد ، دو شرط بایستی برقرار باشد:
الف-ماده رها شده بایستی با غلظت کافی به افرادی که در اطراف هستند برسد .
ب-مدت زمان قرارگیری افراد در معرض ماده سمی باید به اندازه کافی طولانی باشد تا تاثیر گذار باشد .
اگر هر کدام از شرایط فوق برقرار نباشد ، نشت ماده سمی منجر به پخش ایمن خواهد شد . در ارزیابی ریسک از یک معیار فتی برای تعیین بحرانی بودن یک حادثه استفاده می شود .
۳-۱-۲-۱-۲-۳ تاثیرات زیست محیطی:
از دیدگاه زیست محیطی ، پخش ایمن هنگامی اتفاق می افتد که مواد رها شده کاملاً در درون مرز فیزیکی واحد صنعتی باشند . اگر مواد رها شده را نتوانیم در این مرز فیزیکی کنترل کنیم آنگاه نشتی مواد خطرناک منجر به آلودگی زیست محیطی خواهد شد . آلودگی آب های زیرزمینی نیز به عنوان یک نشتی فراتر از مرزهای فیزیکی در نظر گرفته می شود .
۳-۱-۲-۱-۲-۴ تاثیرات خسارت مالی ناشی از توقف تولید:
تاثیرات خسارت مالی ناشی از توقف تولید با بهره گرفتن از پیامدهای حوادث آتش سوزی آنالیز می شود .لذا نتایج مربوط به آنالیز خسارت مالی ناشی از توقف تولید همانند نتایج حوادث اتش سوزی می باشد .
۳-۱-۲-۱-۳ کاربرد مدل های تاثیر برای تخمین پیامدها:
