ANÁLISE DOS FATORES DETERMINANTES DE ACIDENTES DE HELICÓPTEROS NO BRASIL

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Seminário de Tese apresentado no âmbito do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Infraestrutura Aeronáutica do Instituto Tecnológico de Aeronáutica, área Transporte Aéreo e Aeroportos.

Fernando Saba Arbache

ANÁLISE DOS FATORES DETERMINANTES DE ACIDENTES DE HELICÓPTEROS NO BRASIL

Anderson Ribeiro Correia Orientador Alessandro V. M. Oliveira Relator

Campo Montenegro São José dos Campos, SP – Brasil 2015

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RESUMO O objetivo deste trabalho, é avaliar quais são os fatores determinantes, que geram risco de acidentes para o voo de helicópteros no Brasil, levando em consideração três cenários possíveis, sendo eles: (i) voo de helicóptero off-shore; (ii) voo de helicóptero sobre as cidades; (iii) voo de helicópteros sobre as florestas. A partir de uma metodologia de avaliação de risco, que está sendo analisada através de uma detalhada revisão bibliográfica, serão avaliados os possíveis riscos que podem gerar acidentes de helicóptero. Serão considerados ainda, os impactos econômicos gerados pelo acidente, com o objetivo de mensurar os custos reais de uma determinada ocorrência, tonando possível mensurar financeiramente o risco, não apenas das perdas materiais, mas da descontinuidade da operação ocasionada pela falta do equipamento. Para avaliação dos riscos, serão considerados inicialmente, três eventos isolados que poderão gerar o acidente de helicópteros, sendo eles: (i) tipo de helicóptero, considerando modelo e motorização; (ii) cenário de operação, considerando, por exemplo, pouso e decolagem em plataformas de petróleo e outros locais; e (iii) condições meteorológica. A princípio, pretende-se analisar os riscos, de cada um dos eventos de forma isolada. Para a avaliação da ocorrência do risco de acidentes, para cada um dos eventos isolados, propõe-se uma abordagem probabilística, fazendo um levantamento de ocorrência, na base de dados do CENIPA, assim como da ANAC, buscando identificar quais as aeronaves, cenários e condições meteorológica de cada acidente. Será estimada, assim, a probabilidade de ocorrência de acidente, calculando o risco médio para cada evento, ou seja, para cenários, tipo de aeronave e meteorologia. Posteriormente serão avaliados simultaneamente, um conjunto de eventos associado a cada acidentes, buscando compreender se houve um comportamento estocástico das variáveis nas ocorrências, ou seja, se houve algum evento, que influenciou o acidente, que teve comportamento aleatório. Considerando que todo acidente aéreo possui riscos, pois é impossível eliminar o risco de qualquer que seja a atividade humana, a pesquisa buscará mensurar a incerteza gerada pela associação das variáveis relacionadas, ou seja, do modelo do helicóptero, do cenário que o mesmo está sendo utilizado e das condições meteorológicas. Em relação ao impacto econômico relativo aos acidentes, serão analisados a princípio, os custos relacionados ao acidente, considerando inicialmente os seguintes pontos: (i) Fatores econômicos: relacionados à perda do equipamento e ao custo de oportunidade gerado pela ruptura das atividades relativa a aeronave perdida; (i) Fatores humanos: apensar

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de considerar que a vida humana não teria como se quantificar monetariamente, seria importante avaliar como a falta dos recursos humanos perdidos, geraria perdas financeiras, relacionadas a falta dos mesmos operacionalizando suas atividades. Será considerado, portanto, a escassez de recursos como pilotos, técnicos viajavam como passageiros, executivo, etc, dado ao custo de tempo e monetário para a sua formação, ou seja, será monetizado o custo de oportunidade gerado pela falta do profissional. Esta última parte será realizada através de estimativa, pois como foi dito anteriormente, não é possível mensurar a vida humana.

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Introdução O objetivo desse trabalho é desenvolver um modelo logístico dos Fatores

Determinantes de Acidentes de Helicópteros no Brasil e, a partir de disso, avaliar as incerteza, posteriormente buscar mensura-las, para que se tornem riscos. Após determinar os riscos, será necessário simular buscando suas as probabilidades de ocorrência de acidentes para diferentes cenários. A análise da avaliação de risco de ocorrência de incidentes e acidentes de helicópteros passa a ser fundamental, pois permite a compreensão do evento, gerando informações para o desenvolvimento de possíveis indicadores, que podem mensurar os riscos de acidentes e possibilitam a mitigação dos mesmos (Nascimento, 2013). De acordo com Project Management Body of Knowledge (PMBOK, 2013), o risco está ligado ao gerenciamento correto de um grupo de eventos, fazendo-se necessário levantar as principais variáveis geradoras de incerteza que possam culminar em risco eminente (Alencar e Schmitz, 2006). Os indicadores levantados e monitorados, no entanto, não são necessariamente, as componentes que podem ter causado o acidente, sendo necessário que seja realizada investigação, com o intuito de compreender o que levou a aeronave ao desastre. Pode-se concluir ainda que o acidente teve também como causa, algum eventos aleatórios não mapeado. Mesmo que o objetivo seja eliminar acidentes e incidentes de aeronaves, de qualquer grau, é impossível eliminar totalmente o risco, pois além de necessitar total domínio de todas as variáveis, o que é praticamente impossível, devido a aleatoriedade dos eventos, seria economicamente inviável evitar qualquer tipo de incerteza (CENIPA, 2014).

Define-se acidente aéreo de uma

aeronave, um acontecimento onde ao menos um passageiro sofra ferimentos graves ou venha a falecer, considerando ainda que a aeronave pode ter tido danos substanciais (NTSB, Part 830.2, Definitions). Pode-se ainda analisar acidente aéreo, de acordo com a NSCA 3-6, como toda ocorrência aeronáutica relacionada à operação de uma aeronave tripulada, entre o momento em que uma pessoa embarca com a intenção de realizar um voo até o seu desembarque. Nesse mesmo sentido, risco pode ser definido como a probabilidade de uma ocorrência que possa prejudicar, total ou parcialmente, as chances de sucesso de um

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determinado evento (Alencar e Schmitz, 2012). Qualquer atividade desenvolvida envolve algum risco, expondo pessoas ou grupos a acidentes que poderão variar de danos que vão do grau de desprezível ao catastrófico (ANAC, 2004).

O risco poderá ser avaliado pelos

seguintes aspectos: (i) A frequência da perda; (ii) As consequências da perda e; (iii) A percepção da perda. Sua avaliação culmina em um valor quantitativo atribuído a uma tarefa, ação ou evento (ANAC, 2012). De acordo com Project Management Body of Knowledge (PMBOK, 2013), o risco está ligado ao gerenciamento correto de um grupo de eventos, fazendo-se necessário levantar as principais variáveis geradoras de incerteza que possam culminar em risco eminente (Alencar e Schmitz, 2006). Os indicadores levantados e monitorados, no entanto, não são necessariamente, os componentes que podem ter causado o acidente, sendo necessário que seja realizada investigação, com o intuito de compreender o que levou a aeronave ao desastre, o que pode ser um evento aleatório não mapeado. Mensurar o risco, portanto, possibilitará gerar ações de contingências, que permitirão mitigar as chances de ocorrência de um determinado sinistro. Assim faz-se necessário, para que seja possível a mensuração dos riscos, eleger indicadores e monitorá-los continuamente, buscando compreender, em caso de acidente, quais as possíveis causas primárias e secundárias, e condições da ocorrência do evento. Em termos numéricos, de acordo com os dados obtidos do Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos (CENIPA), o Brasil apresentou entre o decênio de 2003-2012 um aumento de 17,9% em seus registros de ocorrência de acidentes com aeronaves de asa rotativa, enquanto a frota de helicópteros apresentou crescimento médio de 7,45% ao ano segundo a Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC). No que se refere a literatura acadêmica, abordagens mais frequentes nas operações médicas de helicópteros de busca e resgate, dos traumas, ferimentos e mortalidade das vítimas dos acidentes (Brooks et al. 2008; Hinkelbein et al. 2013; De Jongh et al. 2012). Poucos artigos têm focado na parte operacional e nos determinantes dos acidentes de helicópteros. Li e Baker (1999) buscam identificar os fatores associados à mortalidade de pilotos em acidentes na aviação geral. Através de análise bivariada e multivariada, os autores verificaram as variáveis mais importantes para as fatalidades de pilotos são aquelas relacionadas com o

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aumento das forças de impacto no momento do impacto. Nesse sentido, melhorias nos equipamentos de proteção aos ocupantes, tal como airbag e um sistema de combustível resistente a impactos, são necessários para aeronaves da aviação geral. Voogt, Uitdewilligen e Eremenko (2008) examinaram as causas de acidentes com operações de helicópteros de alto risco e condicionam a gestão de tripulação como fatores para a mitigação de acidentes. Os autores argumentam que nos acidentes envolvendo helicópteros, possuem maior frequência com o transporte de cargas externas, que podem causar tombamento da aeronave, choque das pás entre outros eventos. Portanto, nestes casos os tripulantes de voos e de solo necessitam manter os pilotos informados a respeito de riscos relativos a obstáculos, por exemplo. No mesmo sentido que Li e Baker (1999), argumentam que o número de acidentes pode ser reduzido utilizando gestão adequada de combustível com o envolvimento da tripulação. Mesmo que a equipe de solo não seja vítima em um acidente, seu papel de apoio tem muito a contribuir para a segurança nesse tipo de operação. Jongh et al. (2012) avaliou o efeito das operações de helicópteros de Serviços Médicos de Emergência (HEMS) na mortalidade do paciente por trauma e o efeito do tempo préhospitalar na associação entre HEMS e a mortalidade. Os autores concluíram que o tratamento por HEMS está associado a um não-significativo risco maior de mortalidade hospitalar para pacientes com traumatismo craniano e um não-significativo risco menor para pacientes sem traumatismo craniano. Este aumento de risco de mortalidade em pacientes com traumatismo craniano é atribuído ao aumento do tempo pré-hospitalar. Dessa forma, o uso de helicópteros para HEMS não tem impacto positivo na sobrevivência dos pacientes. Nascimento, Majumdar e Jarvis (2012) mostram que as taxas de acidentes com voos noturnos de helicópteros em plataformas de gás e petróleo são cinco vezes maiores que as diurnas, uma vez que os pilotos precisam fazer procedimento manual visual nas fases de aproximação e pouso, ao invés de utilizar o piloto automático, que em muitas aeronaves estão ausentes. Os autores verificaram que as falhas de segurança nesse tipo de operação, causadas por uma combinação de falta de infraestrutura para voos noturnos offshore e a falta de treinamento dos pilotos, favorecem a desorientação espacial na aproximação e acidentes perto dos destinos finais. Dessa forma, iniciativas de segurança devem levar em consideração procedimentos de manuais em voos noturnos.

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Nascimento et al. (2012) acrescentam que é necessária uma abordagem sistêmica para explorar os riscos associados com tarefas complexas, como é o caso da falta de visibilidade em operações offshore. Através de uma análise de tarefa cognitiva para diferentes cenários, os autores mostraram que os principais fatores que afetam a habilidade de tribulação para pousar-decolagem em voos noturnos estão relacionados ao treinamento, procedimentos de comunicação, a plataforma e o entorno, as limitações de automação da aeronave, a fatores internos, externos (meteorologia) e a regulação. Entretanto, apesar das tarefas serem complexas, é um conjunto de fatores que levam ao acidente, não apenas um de maneira isolada embora seja importante a avaliação de cada um deles separadamente. No mesmo sentido, de maneira a estruturar a análise de acidentes em operações de helicópteros, Nascimento et. al (2014) apresenta as deficiências dos métodos atuais e inclui a determinação do prazo adequado para análise dos acidentes, as definições terminológicas, a identificação das variantes relevantes e fontes de dados.

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Panorama de acidentes no Brasil



Atualmente, o Brasil possui a segunda maior frota de Aviação Geral (AG) do mundo e a maior frota da América Latina. De acordo com a Associação Brasileira de Aviação Geral (ABAG), ao longo de 10 anos, entre 2004-2014, quase 5 mil novas aeronaves foram acrescentadas a frota da aviação geral, um crescimento percentual de 45,5%. Dentro desse segmento, inclui-se as aeronaves de asa rotativa. Por exemplo, em 2014, foram registrados 2.150 helicópteros, 90 aeronaves a mais em relação a 2013. Este número representa 14% da frota de Aviação Geral no Brasil. Destaque para o crescimento no número de registros nos estados de Minas Gerais (8%) e Paraná (17%). A frota de helicópteros tem predominância de aeronaves na faixa de idade de 1 a 5 anos (29%), e a média de idade da frota, a mais nova dentre todas da AG, de 13 anos. Além disso, 41% de helicópteros com uma turbina (H1T), 34% de helicópteros a pistão (H1P) e 25% de helicópteros com duas turbinas (H2T) que, apesar dos custos sensivelmente mais elevados, apresentam performances superiores em capacidade de carga, passageiros, autonomia e aviônica embarcada se comparados aos monoturbinas leves, onipresentes nas operações de resgate e segurança pública.

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Embora a taxa de crescimento da demanda tenha sido acentuada no período, cerca de 7,6% ao ano, a razão entre o número de acidentes e a frota de aeronaves não apresentou a mesma tendência. A Figura 1 apresenta a razão entre o número de acidentes e a frota de helicópteros no período de 2002-2013. Nela, pode-se observar que a proporção de acidentes ficou em média em 1,4% da frota total de helicópteros. Tal fato, está relacionado a melhorias nos procedimentos de segurança, aeronavegabilidade e treinamento dos pilotos, embora, os fatores operacionais e humanos sejam as principais causas dos acidentes. Nesse sentido, os fatores que mais contribuíram nesses acidentes foram julgamento de pilotagem, supervisão gerencial, aspectos psicológicos, planejamento de voo e aplicação de comandos. Deve-se ressaltar, também, que o número de acidentes envolvendo helicópteros não seguiu a mesma proporção do número de acidentes da aviação civil. 2,0% 1,8% 1,6% 1,4% 1,2% 1,0% 0,8% 0,6% 0,4% 0,2% 0,0% 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Figura 1 - Razão entre o número de acidentes e o a frota de helicópteros no período de 20022013. Dentre os tipos de ocorrência de maior incidência envolvendo helicópteros figuram as Perdas de Controle em Voo (35%), falhas de Motor em Voo (14,2%) e CFIT (Controlled Flight Into Terrain) (13,1%), conforme é apresentado na Figura 2.

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19,1%

Demais tipos de ocorrência Indeterminada Falhas de Sistema ou Componente Outros tipos Perda de controle em solo CFIT Falha de motor em voo

3,3% 3,8% 5,5% 6,0% 13,1% 14,2%

Perda de controle em voo

35,0%

Figura 2 - Percentual de contribuição por tipo de ocorrência em acidentes de helicópteros. Por fim, no que tange as operações, com a desaceleração do setor de AG, que também sofre com a atual crise econômica, o número de operações (pousos e decolagens) em 2014 registrou uma queda de 7% comparado ao ano anterior, com mais de 686 mil operações contra 739 mil de 2013, segundo os dados da ABAG. Esse balanço contabiliza somente os 33 principais aeroportos do país e representam principalmente os voos de serviço privado (o maior, com 47% de participação), táxi aéreo e voos de instrução. O levantamento ainda mostra que a maioria das operações foram realizadas por helicópteros (38%). Em seguida vêm aviões convencionais (30%), turbo-hélices (14%), jatos (18%) e anfíbios (0,3%). Ao todo, as operações de Aviação Geral realizadas em 2014 conectaram 2.768 aeródromos (sendo 1.810 aeródromos e 958 helipontos) em todo o Brasil e no mundo. Mais de 61% desses pontos são de propriedade privada e o local que mais recebeu esse setor foi o aeroporto de Campo de Marte, em São Paulo.

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Modelo conceitual A Figura 3 apresenta os determinantes de acidentes aéreos com helicópteros. As

flechas com linha contínua representam as relações encontradas na literatura prévia. Os acidentes podem ser divididos de acordo com três fatores: operacionais, técnicos e desconhecidos. Os fatores operacionais podem ser divididos em duas categorias, aquelas relacionadas aos fatores humanos ou não, como, por exemplo, CFIT (Controlled Flight Into

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Terrain), pane seca e colisão com pássaro. Os problemas relacionados ao piloto, como a falta de capacitação e suas decorrências, podem ser entraves em momentos de crise econômica. Dessa forma, a hipótese (𝐻! ) do artigo é verificar se, em momentos de crise econômica, como a de 2008, reduzem os investimentos em capacitação e, portanto, aumentam a probabilidade de acidentes. Os fatores técnicos são divididos em duas categorias: a primeira delas, relacionado a aeronavegabilidade do sistema e, o segundo, a aeronave. Aeronavegabilidade é a propriedade ou a capacidade de uma aeronave de realizar um voo seguro ou navegar com segurança no espaço aéreo. Portanto, as regras de gerenciamento do tráfego aéreo (suas confluências, etc), as fases de voos que exigem diferentes níveis de esforço físico, as condições meteorológicas (a influência de um componente de vento de cauda no desempenho da aeronave, a degradação de desempenho do motor em função da operação próxima do limite de altitude densidade da aeronave, por exemplo), de luminosidade e as características da região, afetam indiretamente através da aeronavegabilidade os acidentes aéreos. Como fatores técnicos relacionados à aeronave, a manutenção inadequada, panes repetitivas e a categoria da aeronave possam a vir a comprometer a segurança de voo, elevam os riscos de acidentes aéreos. Por fim, os acidentes restantes são atribuídos como “fatores desconhecidos ou não disponível”. A maioria desses acidentes foram originalmente classificados como incidentes e, portanto, não foram sujeitos às investigações.

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Figura 3 – Modelo conceitual dos determinantes dos acidentes aéreos com helicópteros. 3.1.

Dados Para o desenvolvimento do modelo empírico, utilizou-se dados longitudinais de 1999 a

2014. Dessa forma, o artigo utiliza de 260 acidentes com helicópteros. Foram coletados dados que estão sendo utilizados para as análises empíricas, da Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC) e do Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos (CENIPA). Para a análise de regressão, utilizou-se modelos de regressão de resposta qualitativa (que será melhor discutido na próxima seção) e diferentes tipos de testes de hipótese para amostras grandes. 3.2.

O modelo logit Vários modelos de regressão consideram o regressando, a variável dependente, ou

variável de resposta Y como sendo quantitativa, enquanto as variáveis explanatórias são quantitativas, qualitativas (ou binárias), ou uma combinação delas. A regressão logística, no entanto, tem como objetivo produzir, a partir de um conjunto de dados, um modelo que

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permita a predição de valores assumidos por uma variável frequentemente binária. Esta base também pode ser de variáveis explicativas contínuas. O modelo Logit Binomial (Pindyck & Rubinfeld,1998) consiste em um modelo econométrico de seleção qualitativa, que gera respostas qualitativas considerando a ocorrência ou não ocorrência de um determinado atributo, no caso estudado, o acidente aéreo. Portanto, o modelo logit apresenta como regressando uma variável de natureza qualitativa. Tomemos como exemplo os acidentes aéreos com helicópteros como exemplo para aplicar as ideias básicas que fundamentam o modelo logit. A Equação 1 apresenta o modelo inicial simplificado: 𝑃! = 𝛽! + 𝛽! 𝑋!

(1)

em que X é um dos determinantes de acidentes aéreos como, por exemplo, os fatores relacionados ao piloto e 𝑃! = 𝐸(𝑌! = 1|𝑋! ) indica que houve acidente aéreo. Mas agora considere a seguinte representação de acidentes aéreos: 𝑃! =

1 1 + 𝑒 !(!! !!! !! )

(2)

Ou, de maneira a facilitar a exposição, podemos escrever a Equação (2) como 1 𝑒! 𝑃! = = 1 + 𝑒 !!! 1 + 𝑒 !

(3)

em que 𝑍! = 𝛽! + 𝛽! 𝑋! . A Equação 3 representa o que é conhecido como função de distribuição logística (acumulada). Nela, é fácil verificar que, como 𝑍! varia −∞ a +∞, 𝑃! varia entre 0 e 1 e que 𝑃! está relacionado não linearmente a 𝑍! (ou seja, 𝑋! ), satisfazendo os dois requisitos considerados anteriormente. Entretanto, ao satisfazermos esses requisitos, cria-se um problema de estimação, porque 𝑃! é não linear não só em X, mas também no parâmetros (𝛽), como pode ser visto na Equação (2). Isso significa que os Mínimos Quadrados Ordinários não podem ser usados para estimar os parâmetros. Uma solução seria linearizar a Equação (2) da seguinte maneira. Se 𝑃! , a probabilidade de ocorrer de acidentes aéreos com helicópteros, é dada pela Equação (3), então (1-𝑃! ), a probabilidade de não ter ocorrido acidentes, é:

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1 − 𝑃! =

1 1 + 𝑒 !!

(4)

Portanto, podemos escrever: 𝑃! 1 + 𝑒 !! = = 𝑒! 1 − 𝑃! 1 + 𝑒 !!!

(5)

Agora, 𝑃! /(1 − 𝑃! ) é a razão de chances de um evento acontecer, ou seja, de ocorrer acidentes aéreos de helicópteros. Assim, 𝑃! = 0,8 significa que as chances são de 4 para 1 a favor da ocorrência de acidentes. Ao tomarmos o logaritmo natural da Equação (5), teremos: 𝐿! = 𝑙𝑛

𝑃! = 𝑍! = 𝛽! + 𝛽! 𝑋! 1 − 𝑃!

(6)

ou seja, L, o logaritmo da razão de chances, não é apenas linear em X, mas também linear nos parâmetros. L é chamado de logit, daí o nome modelo logit para aqueles como a Equação (6). Suas principais características são: 1. Embora P varie entre 0 e 1, os logits não são limitados. 2. Embora L seja linear em X, as probabilidades em si não são. 3. Embora tenhamos incluído apenas um regressor no modelo, podemos acrescentar tantos regressores quanto forem necessários. 4. Se L, o logit, for positivo, significa que, quando o valor do(s) regressor(es) aumenta, as chances de o regressando ser igual a 1 aumentam. Se L for negativo, as chances de o regressando ser igual a 1 diminuem à medida que o valor de X aumenta. Em outras palavras, o logit torna-se negativo e cada vez maior à medida que a razão de chances diminui de 1 para 0 e torna-se cada vez maior e positivo quando as chances aumentam infinitamente, a partir de 1. 5. A interpretação do modelo logit da Equação (6) é a seguinte: 𝛽! , o coeficiente angular, mede a variação em L para uma unidade de variação em X. O intercepto 𝛽! é o valor do logaritmo das chances favoráveis aos acidentes aéreos que não estão relacionados aos fatores do piloto. Como a maioria das interpretações de interceptos, esta pode não ter qualquer sentido físico.

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