equipo de medición de radiaciones
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INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA DEL MAR EXTENSION GUAYANA
RIF: J-00066762-4SEGURIDAD INDUSTRIAL
PROTECCIÓN RADIOLÓGICA
INSTRUMENTOS UTILIZADOS PARA MEDIR RADIACIONES
GUILARTE ALEXAIDA
MÉNDEZ DIEGO
PETEQUÍN JOSÉ
ZWINSCHER ENAIDA
SAN FÉLIX, ENERO, 2014
CONTENIDO
Descripción………………………………………………………….…..…
La necesidad de medir…………………………………………………....
Instrumentos de medida……………………………………………….....
Unidades de medidas…………………………………………………..…
Magnitudes y unidades de medida de las radiaciones ionizantes…..
Importancia……………………………………………………………….
Norma de uso……………………………………………………………...
Equipos de mediciones……………………………………………………
La necesidad de medir
Desde siempre, la humanidad ha necesitado medir (creó miles de instrumentos
para ello) y ponerse de acuerdo sobre las unidades a utilizar en dichas medidas, tarea
que no fue nada fácil. Afortunadamente, en la actualidad contamos con el sistema
internacional de unidades.
Ya lo decía Galileo Galilei (1564-1642), astrónomo, filósofo, matemático y físico
italiano que estuvo relacionado estrechamente con la revolución científica:
"Medir lo que es medible y tratar de hacer medible lo que todavía no lo es"
La observación de un fenómeno es, en general, incompleta a menos que dé lugar a
una información cuantitativa. Para obtener dicha información, se requiere la medición
de una propiedad física.
La medición es la técnica por medio de la cual asignamos un número a una
propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra
similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad.
Supongamos una habitación cuyo suelo está cubierto de baldosas, tal como se ve
en la figura. Tomando una baldosa como unidad y contando el número de baldosas,
medimos la superficie de la habitación, dando como resultado en la figura izquierda
30 baldosas, mientras que en la figura de la derecha, la medida de la misma superficie
da una cantidad diferente, 15 baldosas.
La medida de una misma magnitud física (una superficie) da lugar a dos
cantidades distintas debido a que se han empleado distintas unidades de medida. Este
ejemplo, nos pone de manifiesto la necesidad de establecer una única unidad de
medida para una magnitud dada, de modo que la información sea comprendida por
todo el mundo. Las radiaciones ionizantes no son una excepción a esta necesidad de
medir. Por tanto es imprescindible definir magnitudes y establecer unidades únicas
para cada una de dicha magnitudes.
Instrumentos de medida
Los humanos no disponemos de ningún órgano sensorial apropiado para detectar
la radiación. Por ello, dependemos de algunos instrumentos para indicar la presencia
de radiaciones ionizantes en el entorno.
Detectores de cámara gaseosa
El tipo más común de detector de radiaciones ionizantes es el detector de cámara
gaseosa (figura 1). Este detector está basado precisamente en la capacidad de la
radiación de formar iones al atravesar el aire u otro gas específico. Cuando se dispone
un alto voltaje entre dos zonas de una cámara llena de gas, los iones positivos serán
atraídos hacia el polo negativo del detector (el cátodo), y los electrones libres lo serán
hacia el polo positivo (el ánodo). Si ambos electrodos se conectan a un instrumento
de medida de la diferencia de potencial creada, aparecerá una señal tanto mayor
cuanto mayor sea la dosis de radiación detectada por el instrumento. Este principio da
lugar a la cámara de ionización, que puede detectar grandes cantidades de radiación, o
al conocido detector de Geiger-Müller, que se utiliza para medir cantidades de
radiación muy pequeñas.
Fig. 1.- Detector de cámara gaseosa
Detectores de centelleo
Otro tipo muy común de aparato detector de la radiación es el detector de yoduro
sódico o contador de centelleo (figura 2). El principio básico del aparato es la
utilización de un material que produce una pequeña cantidad de luz cuando la
radiación incide sobre él. El más utilizado es el cristal de yoduro sódico. La luz
producida por la radiación -centelleo- es reflejada a través de una ventana, y es
amplificada inmediatamente por un instrumento llamado tubo fotomultiplicador.
La primera parte de este está fabricada de otro material, llamado fotocátodo, que
tiene la característica única de emitir electrones cuando un quanto de luz incide sobre
su superficie. Estos electrones son transportados a través de una serie de placas,
llamadas dinodos, mediante la aplicación de un elevado voltaje positivo. Cuando un
electrón incide sobre un dinodo, se producen varios electrones, que se proyectan
hacia el siguiente dinodo, donde vuelve a multiplicarse su número. Cuando los
electrones abandonan el último dinodo de la serie, el pulso electrónico es miles de
veces mayor que el original. Los electrones son entonces recogidos por el ánodo, que
está conectado a un instrumento de medición calibrado. Este tipo de detectores son
muy sensibles, y son utilizados fundamentalmente en el entorno de los laboratorios de
experimentación.
Fig. 2.- Detector de yoduro sódico o contador de centelleo
UNIDADES DE MEDIDAS
Magnitudes y unidades de medida de las radiaciones ionizantes
Las radiaciones ionizantes son invisibles, silenciosas, inodoras, insípidas y no
pueden tocarse, en definitiva no podemos detectarlas con nuestros sentidos. Sin
embargo, se pueden detectar y medir por distintos procedimientos como se describe
más adelante.
El hecho de no detectarlas con nuestros sentidos podría llevar a pensar,
equivocadamente, que no existen o que no pueden provocar ningún efecto biológico.
Sin embargo, sí es posible reconocer su existencia por los efectos que ocasionan, por
su capacidad de ionizar la materia y de ser absorbidas por la misma.
Precisamente la necesidad de su cuantificación está derivada de la producción de
una serie de efectos nocivos sobre los organismos vivos. Hace mucho tiempo que se
sabe que las dosis altas de radiación ionizante pueden causar lesiones en los tejidos
humanos. Ya a los seis meses del descubrimiento de los rayos X por Röentgen en
1895, se describieron los primeros efectos nocivos de las radiaciones ionizantes.
Las magnitudes y sus correspondientes unidades más utilizadas para medir las
radiaciones ionizantes y los compuestos radiactivos son:
Magnitud Proceso físico medido Unidades S.I.
Actividad Desintegración nuclear Becquerel (Bq)
Dosis absorbida Energía depositada Gray (Gy)
Dosis equivalente Efecto Biológico Sievert (Sv)
Dosis efectiva Riesgos Sievert (Sv)
Cada unidad tiene sus múltiplos y submúltiplos. En el sistema internacional (SI)
los submúltiplos que más utilizaremos serán:
mili(m) = 10-3
micro(µ) = 10-6
nano(n) = 10-9
Actividad radiactiva. Se mide en becquerelios (Bq), unidad derivada del Sistema
Internacional de Unidades, que equivale a una desintegración nuclear por segundo.
Los becquerelios indican la velocidad de desintegración de una sustancia radiactiva.
A mayor cantidad de becquerelios más rápidamente se desintegrará (mayor número
de desintegraciones por segundo) y por tanto más “activa” sería la sustancia, la
actividad (o los Bq) no nos da información sobre los posibles efectos que una fuente
de radiación podría tener en nuestra salud. Una fuente de 100.000 millones de Bq
puede ser totalmente inocua (si se encuentra blindada o lejos de nosotros) o puede
causar un serio daño a nuestra salud (si por accidente la ingiriéramos).
Para conocer las posibles consecuencias en la salud de una exposición a radiación
ionizante, se necesita por tanto otro concepto que indique la cantidad de energía
absorbida por los tejidos y permita cuantificar el daño biológico causado. En
definitiva, es necesario conocer la "DOSIS" de radiación recibida.
Las radiaciones ionizantes interaccionan con la materia depositando en ella
energía, produciendo ionizaciones y por tanto alteraciones en las moléculas de las
células. El daño biológico producido por las radiaciones ionizantes está relacionado
con la energía depositada por unidad de masa, que es la magnitud conocida como
dosis absorbida.
Como ya sabemos, la energía en el Sistema Internacional, se mide en julios (J) y
la masa en Kilogramos (Kg), por tanto la dosis absorbida se medirá en J/Kg, unidad
conocida con el nombre de Gray (Gy).
IMPORTANCIA
Pero el daño biológico producido por las radiaciones no sólo está en función de la
energía depositada en un tejido u órgano, sino que también depende del tipo de
radiación. No todas las radiaciones producen la misma densidad de ionización cuando
atraviesan la materia viva. Por ejemplo, las partículas alfa producen mucha mayor
densidad de ionización en la materia que atraviesan que los rayos gamma, para la
misma dosis absorbida. Se sabe que las radiaciones que producen mayor densidad de
ionización son más dañinas a igualdad de dosis.
La Dosis Equivalente, es la magnitud utilizada para expresar la cantidad de
energía depositada por unidad de masa (dosis absorbida) y el tipo de radiación que
suministra dicha energía. Esta magnitud también se mide en J/Kg, pero recibe el
nombre de Sievert (Sv).
Por último, se sabe que el daño producido por las radiaciones ionizantes en un ser
vivo, además de depender de la dosis absorbida y del tipo de radiación, también está
influenciado por el tejido u órgano que ha sufrido la irradiación. Esto se debe a que
no todos los tejidos de nuestro organismo son igual de sensibles a la radiación y por
tanto no todos ellos contribuirán de igual forma al perjuicio que la exposición tendrá
en nuestra salud. Para tener en cuenta este factor, se ha definido la magnitud Dosis
Efectiva, que al igual que la dosis equivalente, se mide en Sv (J/Kg).
Para entender todas estas magnitudes, vamos a imaginarnos que estamos debajo de
una tormenta de granizo. La cantidad de granizo que cae representa la actividad
radiactiva, pero no todos los granizos que caen nos alcanzarán. Aquellos que
impacten con nuestro cuerpo son los que nos van a producir daño, por tanto el
número de granizos que nos alcancen representará la dosis absorbida.
Pero, el daño que nos produzca el granizo no sólo dependerá del número de ellos
que nos alcancen, sino que también va a depender del tamaño de éstos. A igualdad de
número de granizos que nos impacten, cuanto mayor sea su tamaño más daño nos
hará. El número de granizos que nos alcanzan y su tamaño es lo que, para las
radiaciones ionizantes, nos indica la dosis equivalente, si realmente queremos saber
el daño que nos producirá el granizo, además del número que nos impacta y su
tamaño, tendremos que tener en cuenta en qué parte de nuestro cuerpo nos alcanzan,
ya que no todas ellas son igual de sensibles. Lo mismo ocurre con las radiaciones
ionizantes y los tejidos de nuestro cuerpo y por eso es necesario utilizar la dosis
efectiva.
En resumen, las magnitudes relacionadas con la dosis de radiación ionizante son:
Dosis absorbida Energía depositada por unidad de masa Gray (Gy)(J/Kg)
Dosis equivalenteDosis absorbida multiplicada por un factor de ponderación que tiene en cuenta el tipo de radiación ionizante que produce la exposición
Sievert (Sv)
(J/Kg)
Dosis efectiva
Sumatorio de dosis equivalente (en cada órgano/tejido) multiplicado por un factor de ponderación que tiene en cuenta la diferente sensibilidad de órganos y tejidos a la radiación ionizante
Sievert
(Sv)
(J/Kg)
Hay una magnitud que también va a influir en el efecto que produzca la radiación
ionizante en nuestra salud: la Tasa de Dosis que indica la dosis de radiación recibida
por unidad de tiempo. Se sabe que una misma dosis recibida durante un largo periodo
de tiempo es menos nociva que si esa misma dosis se recibe en segundos o minutos.
¿Cómo se pueden medir las radiaciones ionizantes?
Ninguno de nuestros sentidos es capaz de detectar las radiaciones ionizantes. Sin
embargo, en la actualidad existe una gran variedad de instrumentos que permiten
medir las radiaciones ionizantes: contadores de radiactividad y dosímetros.
NORMA DE USO
Un dosímetro es un instrumento que permite medir la dosis de radiación
ionizante. Existen una gran variedad de dosímetros, por lo que es importante
seleccionar el más adecuado en función de la utilización que esté prevista. Así,
existen dosímetros personales o de área.
Los dosímetros personales se utilizan cuando es necesario medir la dosis recibida
por una persona determinada. Existen distintos tipos de dosímetros personales: de
solapa, de muñeca o anillo, utilizándose uno u otro dependiendo de la zona del cuerpo
que pudiera recibir la irradiación.
Los dosímetros de área se utilizan cuando no es necesario conocer la dosis
recibida por una persona determinada, pero si es necesario conocer las dosis recibidas
en lugares o puestos de trabajo.
No todos los dosímetros utilizan el mismo método para medir las dosis de
radiaciones ionizantes. Algunos de los instrumentos utilizados son:
Dosímetro de pluma. (denominado así por su tamaño y forma): La carga
eléctrica y el voltaje de un condensador se reducen con la radiación ionizante.
La dosis recibida desde que se haya cargado puede leerse a partir de la
posición de un hilo metálico en una escala del dispositivo. El valor mostrado
se puede reiniciar a cero con una nueva recarga. Estos dosímetros pueden
registrar radiación gamma y de rayos X, así como radiaciones beta.
Dosímetro de película. La película utilizada se ennegrece en mayor o menor
medida en función de la energía (radiación) que recibe. La placa en la que se
pone la película cuenta con diferentes filtros destinados a ampliar la
sensibilidad y para poder diferenciar radiaciones fuertes y débiles. Una vez
que la radiación ha impresionado la película la medida se realiza comparando
los tonos negros con otras películas sometidas a diferentes radiaciones
(patrón).
Dosímetro de termoluminiscencia (TLD). En determinados cristales la
radiación de rayos X o de rayos gamma motiva cambios microscópicos, que
resultan en luz visible cuando se libera la energía de radiación absorbida al
calentar el cristal. La dosis se calcula a partir de la cantidad de luz emitida.
Los dosímetros digitales se sirven de sensores electrónicos y procesamiento
de señales y muestra la dosis de radiación recibida en una pantalla,
mayoritariamente en µSv. Estos dispositivos se pueden configurar de forma
que si se alcanza un nivel determinado se emita una señal (por ejemplo
acústica).
Ejemplos de instrumentos que nos permiten medir radiactividad (contador Geiger) y dosis de radiaciones ionizantes (dosímetros)
Características de algunos equipos
Equipo: densímetro nuclear. Marca Troxler (Modelo 3430)
Densímetro: Es un equipo portátil que emite radiación ionizante y que" se utiliza
para medir la humedad y densidad de suelos bases, hormigón y asfalto.
Imágenes
Funcionamiento: Con batería
Tipos de Mediciones con Densímetro Nuclear
Retro- Transmisión: Es un modo rápido y no destructivo. La fuente de emisiones
gamma y los detectores permanecen dentro del densímetro, colocado sobre la
superficie del material analizar. Las emisiones gamma penetran en el material
evaluado, las emisiones que son recibidas por los detectores son cuantificadas. La
retro-transmisión es usada principalmente en capas delgadas, sean rocas, asfálticas o
losas de concreto hidráulico.
Transmisión directa: (Es la más riesgosa porque la fuente radiactiva sale del
aparato.)En este modo de operación la fuente gamma se posiciona a una profundidad
específica, dentro de la capa del material a evaluar, mediante su inserción a través de
un orificio de acceso hecho con la varilla de perforación. Las emisiones gamma son
transmitidas a través del material, hacia los detectores, dentro del densímetro. Este
tipo de operación minimiza la incertidumbre ocasionada por las superficies rugosas y
la composición química del material evaluado, determinando una elevada exactitud
en las mediciones. La transmisión directa es utilizada para la evaluación en capas con
espesor de medio a grueso, de suelos, agregados, capas asfálticas losas de concreto
hidráulico.
Humedad: La medición de humedad es un ensayo no destructivo; la fuente de
neutrones y el detector permanecen dentro del densímetro, sobre la superficie del
material a analizar.
Emisiones de neutrones, a alta velocidad, son introducidas en la capa evaluada y
son detenidas parcialmente por sus colisiones contra los átomos de hidrógeno dentro
del material. El detector de Helio en el densímetro cuenta la cantidad de neutrones
termalizados (con velocidad disminuida); que correlaciona directamente con la
cantidad de humedad en el material evaluado.
Fuentes Radioactivas
Americio 241: Usado para medir HUMEDAD
Periodo de semidesintegración: 432 años
Radiotoxicidad: Muy alta
Cesio 137: Usado para medir DENSIDAD
Periodo de semidesintegración: 30 años
Radiotoxicidad: Alta
Las fuentes van selladas, encapsuladas (soldadas) en acero inoxidable, para evitar
toda fuga del material radiactivo. Las emisiones de fotones y neutrones no tienen
protección.
Densímetros nuclear con fuente de cesio 137 y americio 241
Riesgo: Alto
Usos: Medidores de compactación, densidad y humedad
Precauciones: Toda manipulación deberá ser realizada evitando el contacto directo.
Tasa de dosis a 1 metro: 3,6 mRem/hora
Principales marcas: Troxler, Portaprobe y Cpn
Operadores
El operador es la persona que está debidamente autorizada por la autoridad
competente.
Toda persona que haya recibido capacitación sabrá que el operador de un
densímetro estará expuesto a radiaciones.
Toda persona que opere densímetros conforme lo estipule la ley, deberá usar
dosímetro.
Los operadores deberán usar el dosímetro siempre en la misma posición.( Presilla
del cinturón, lado derecho)
Cuando los operadores no estén utilizando los dosímetros, deberán guardarlo en
el primer cajón del escritorio y con llave, asegurándose de que no esté expuesto a
la radiación.
En ningún caso el operador debe usar un dosímetro asignado a otra persona o
prestar el suyo.
En el caso que un operador pierda su dosímetro, deberá comunicarlo a su
superior de inmediato.
Los dosímetros deben ser utilizados por los operadores exclusivamente durante el
desarrollo de las actividades que lo requieran, quedando prohibido exponer
deliberadamente estos a radiaciones.
Operación correcta con Densímetro Nuclear en terreno
1. Antes de proceder a la operación, con el equipo radiactivo, se demarcará el
área de trabajo con conos, letreros y el símbolo relacionado con el riesgo de la
radiactividad.
2. Solo el operador “autorizado” manipulará el equipo, permaneciendo en las
proximidades sólo el personal autorizado y restringiendo el ingreso de
personal ajeno a la operación.
3. Primero se perforara y marcara el suelo y el perímetro de la placa de raspad
para que, posteriormente, el operador baje el vástago procediendo a medir.
4. Nunca debe bajarse el vástago sin que el equipo este completamente apoyado
en el suelo y ubicado en la perforación.
5. No se trabajara en zonas de vehículos o maquinarias en movimiento,
coordinando los trabajos con la supervisión a fin de determinar, previamente,
los accesos, rutas de circulación, zonas de medición y horarios.
6. Verificar que las vías de circulación en el área de operación estén expeditas.
7. Una vez finalizada la tarea se procederá a guardar y mantener en su caja de
transporte, el equipo, retirar la señalización en el terreno.
Geiger Müller Intensímetro o monitor que determina la exposición o tasa de dosis
absorbida o equivalente. Es una cámara de ionización, contador proporcional
Almacenamiento
La bodega en que se almacenen los equipos está construida con un material
sólido que asegure el control de la radiación al exterior.
En caso que la bodega se ubique en una obra provisoria y, por tanto, los
materiales requeridos para la construcción del recinto no se ajusten a lo señalado
anteriormente, se deberá construir un recinto en hormigón y/o albañilería,
provisto de un marco con una tapa metálica de protección con un sistema de
cierre con porta candado, que lo asegure de terceras personas. Esta bodega puede
estar ubicada al interior de otra construcción que puede ser de material liviano,
pero deberá contar con un acceso independiente y exclusivo.
Debe estar a lo menos cinco metros de los lugares de trabajo, permanecer
cerrada, limpia, despejada y libre de humedad.
Equipo (Cápsula de radiación)
Victoreen 451B
Monitor de radiación ambiental con ventana para radiación beta
El Victoreen 451B es un monitor de radiación de medición con cámara de
ionización, es una unidad de mano con funcionamiento a pilas, diseñado para el uso
tanto en ambientes normales como agresivos, incorpora una pantalla protectora Beta
deslizante que sirve como un espesor de equilibrio para las mediciones de fotones y
permite la discriminación Beta, también dispone de autorango, mide la tasa de
radiación y la dosis acumulada de varias fuentes de radiación (beta, rayos X y
gamma). El detector de cámara de ionización permite un tiempo de respuesta rápido
para la fuga, rayos dispersos y poros. Además, la tensión de alimentación de
polarización de bajo ruido proporciona un tiempo rápido de estabilización de fondo.
Características principales
• Mide la dosis en piel (ventana abierta) y dosis profundidad (ventana cerrada)
• Medición de alta sensibilidad de tasa y dosis simultáneamente, con capacidad para
registrar la dosis de pico
• Autorango y autocero
• Interfaz de comunicación RS-232 con complementos Excel basado en Windows
para el registro de datos
• Ergonómico, asa antifatiga con empuñadura sustituible, correa de muñeca y montaje
en trípode
• Pantalla LCD con "flashing" programable y alarma acústica
• Puerta de portapilas fácilmente accesible (funciona con dos pilas alcalinas de 9V) en
la parte externa de la parte inferior del mueble
• Disponible con respuesta de energía en dosis equivalente (unidades SI)
CONCLUSIONES
Como conclusión tenemos que un Densímetro Nuclear como equipo de medición
de radiaciones siempre debe ser usado por un operador autorizado que tenga
conocimientos tanto de su uso como de los riesgos que implica la manipulación de
este aparato.
Toda empresa debe contar con el compromiso de los altos mandos para establecer
una política seguridad de acuerdo a la legislación vigente con el fin evitar accidentes
radiológicos en su personal.
Además el Técnico de Seguridad o Prevencionista debe velar por todas las
medidas de seguridad del equipo, almacenamiento, mantenimiento y transporte del
Densímetro Nuclear.
Si una empresa cuenta con un operador autorizado y cumple con la normativa
vigente estaría previniendo todo accidente radiológico que tiene como consecuencias
daños a las personas al ambiente.