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Curso de Higiene Ocupacional
Disciplina 7: Radiações Ionizantes
Ementa
Entendimento dos conceitos de Radiações Ionizantes, dos usos dessa forma
de energia nas empresas e no setor de saúde, conhecimento dos princípios de
radioproteção, de avaliação ocupacional das radiações, dosimetria, e medidas
de controle.
Objetivos da Disciplina
· Conhecer os conceitos e parâmetros técnicos físicos sobre as radiações
ionizantes.
· Conhecer os efeitos estocásticos e não estocásticos derivados da
exposição às radiações ionizantes.
· Compreender os princípios básicos de radioproteção e a norma CNEN
NN 3.01 – Diretrizes Básicas de Radioproteção e suas congêneres.
· Conhecer os procedimentos técnicos básicos de avaliação quantitativa e
qualitativa das diversas formas de radiações ionizantes.
· Comprender as informações técnicas para aplicação de medidas de
controle em especial àquelas relacionadas às normas da Portaria
3.214/78 e anexas.
Unidade 2: Grandezas das Radiações Ionizantes
Objetivos da Unidade:
· Conhecer os conceitos e parâmetros das grandezas utilizadas na
radiação ionizante.
Caro aluno,
Nesta unidade, iremos conhecer os conceitos e parâmetros das grandezas
utilizadas na radiação ionizante. Para tanto, iniciaremos pelo Laboratório
Nacional de Metrologia das Radiações Ionizantes (LNMRI) que é responsável,
por designação do INMETRO, desde 1989, pela guarda e disseminação dos
padrões nacionais das unidades SI das grandezas físicas kerma, fluência,
equivalente de dose, dose absorvida e atividade para as várias aplicações das
radiações ionizantes na indústria, na medicina e outros campos.
Nesta unidade, veremos que o LNMRI apresenta documentos internacionais e
recomenda as grandezas para medição de radiações ionizantes para as
diversas áreas. Para tanto, estão disponibilizados textos para consulta
apresentando tabelas com definições, símbolos e fórmulas visando concatenar
informações pertinentes e servir como um glossário, bem como fatores de
conversão e constantes físicas frequentemente usadas nas práticas com
radiações ionizantes.
Vamos iniciar nossos estudos agora sobre as grandezas e unidades para
radiações ionizantes? Em caso de dúvida, entre em contato como o tutor antes
de prosseguir.
Radioatividade
A grandeza definida para medição da quantidade de transformações que
ocorrem numa fonte radioativa, dando origem aos diversos tipos de radiação, é
a atividade. Entretanto, devido ao fato das medições estarem associadas a
uma amostra, que possui um determinado volume ou massa, muitas vezes, são
utilizadas as grandezas atividade por unidade de volume ou atividade por
unidade de massa, anteriormente denominadas de concentração de atividade
ou simplesmente concentração.
Da mesma forma, para expressar quantitativamente o nível de contaminação
superficial por um material radioativo, utiliza-se atividade por unidade de
área. Para expressar a quantidade de radiações emitidas por determinados
tipos de fontes, por exemplo, fontes com radionuclídeos emissores alfa, devido
ao pequeno alcance da radiação alfa, elas só podem ser medidas de um lado
da fonte, geometria 2π, e expressas em radiações por segundo, mas que não
significa 1 becquerel.
Existem unidades obsoletas de atividade por unidade de volume que ainda
são utilizadas para expressar o nível de radioatividade de águas minerais,
como o mache e o eman. O mache vale 3,46 eman e expressa a quantidade
de radônio emanada de um litro de água contendo urânio e seus descendentes
radioativos. O mache equivale a 12,802 Becquerel/litro.
Radioterapia
As grandezas de calibração em radioterapia estão divididas pelo tipo de
tratamento aplicado: teleterapia ou braquiterapia.
A teleterapia ou radioterapia de feixe externo envolve irradiações com fótons ou
elétrons para destruir células de câncer na superfície ou mais profundamente
no corpo. A técnica de Braquiterapia utiliza fontes radioativas encapsuladas,
que são inseridas muito próximas ou dentro do tumor, fornecendo uma alta
taxa de dose em tecidos próximos a fonte, sem prejudicar as estruturas
adjacentes.
Para a teleterapia as grandezas padronizadas no LNMRI são o kerma no ar e
a dose absorvida na água. Os padrões nacionais são calibrados no BIPM e as
grandezas são disseminadas para diferentes qualidades de feixes de radiação.
Para tanto, são utilizados procedimentos baseados em “protocolos”
internacionais recomendados pela AIEA, tais como: TRS277, TRS381 e TRS
398.
A técnica de Braquiterapia existe desde o início do século XX e vários
radionuclídeos entre eles 60Co, 137Cs, 192Ir, 125I, 103Pd têm sido utilizados.
Há duas possibilidades a serem consideradas para a calibração das fontes
usadas em Braquiterapia em termos de taxa de Kerma no ar:
· A primeira requer que as fontes de referência sejam calibradas em um
laboratório primário em intensidade de kerma no ar (“air kerma
strength”) e sua calibração seja transferida através do uso de câmaras
de ionização tipo poço.
· A segunda requer que as medidas sejam feitas com uma câmara de
ionização (calibração no ar) com fator de calibração rastreável a um
laboratório primário.
A segunda opção é utilizada no LNMRI para fornecer a calibração da semente
de 192Ir HDR. O LNMRI também possui uma câmara tipo poço modelo HDR
1000 Plus, calibrada em intensidade de kerma no ar, e está atualmente em
estudos para implantar a disseminação dessa grandeza no país, como
recomendado pelo TECDOC 1079 da IAEA.
Radiodiagnóstico
Na área de Radiodiagnóstico Médico e Odontológico, a grandeza fundamental
na qual os padrões nacionais são calibrados é o kerma no ar. A partir do
kerma no ar podem-se determinar todas as demais grandezas de uso prático.
As medições de radiação, nesta área, são fundamentais para os programas de
controle de qualidade dos equipamentos de raios X e para medir ou estimar
doses a que estão submetidos os pacientes, ou seja, na dosimetria do
paciente. Para o controle de qualidade, a grandeza kerma no ar é suficiente,
tanto na caracterização e controle da fonte (campo de radiação incidente no
paciente) quanto para a avaliação do desempenho do sistema de captação e
registro da imagem (campo de radiação pós-paciente).
A dosimetria do paciente é um pouco mais complexa devido à diversidade de
técnicas para obtenção da imagem e às diferentes intensidades, durações e
energias dos campos utilizados. Como agravante, tem aparecido de uma
profusão de grandezas para cada técnica.
Enquanto que em algumas situações a grandeza dosimétrica de interesse pode
ser medida diretamente, em outras, a medição direta não é de todo possível,
como na medição de dose em um órgão ou tecido interno. Neste caso, obtém-
se a dose indiretamente através da aplicação de um coeficiente de conversão
tabelado, a partir de uma grandeza medida diretamente.
Até o momento, as diferentes grandezas propostas partem da definição de
grandezas dosimétricas básicas (kerma no ar, dose absorvida ou
exposição), mas levam em conta as condições em que as medições são
realizadas (livre no ar, no paciente ou no simulador) e o meio em que são
expressos os valores da grandeza (no ar, na pele ou no tecido mole).
Fica evidente a necessidade de recomendações de diferentes grandezas para
as diferentes técnicas de investigações por radiodiagnóstico: radiografia,
fluoroscopia, mamografia e tomografia computadorizada.
Organismos internacionais como a AIEA e ICRU, nestes últimos anos, têm se
esforçado para estabelecer um sistema harmonizado de grandezas, símbolos e
unidades, a fim de preencher esta lacuna numa das áreas mais antigas de
aplicação de raios X, mas ainda não existe um consenso internacional.
No texto Glossário de Grandezas e Unidades para Radiação Ionizante,
disponível na biblioteca virtual de nossa disciplina, a tabela 5 apresenta
grandezas que estão sendo propostas por um grupo de trabalho do ICRU.
Algumas grandezas comumente conhecidas poderão ter seu uso
descontinuado, mas são citadas junto àquelas que provavelmente virão
substituí-las.
Radioproteção
Grandezas Operacionais e Grandezas limitantes
Grandezas Operacionais
Na área de radioproteção, a grandeza fundamental na qual os padrões
nacionais de radiação de fótons são calibrados é o kerma no ar. A partir do
kerma no ar podem-se determinar todas as grandezas operacionais de uso
corrente na radioproteção, cujas definições e fatores de conversão encontram-
se na literatura.
Apesar da grandeza exposição ser a mais usada e difundida na radioproteção,
sua unidade, Roentgen, deveria ter sido abandonada desde 1985 por
recomendação da Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM).
Nesta mesma ocasião o CGPM sancionou que as unidades do domínio das
radiações ionizantes fossem dimensionadas em unidades do Sistema
Internacional (SI). Uma das soluções adotadas para radiação de fótons por
alguns países foi a utilização da “exposição em Sievert”, que considera 1 R =
0,01 Sv (1 C/kg = 38,76 Sv). Na Alemanha, essa correlação foi definida por
uma grandeza denominada equivalente de dose para fótons (photon dose
equivalent), HX.
No ano de 1985, a ICRU (International Commission on Radiation Units and
Measurements) apresentou um conceito de grandezas operacionais especiais
para monitoração de área e individual para medição de qualquer fonte de
radiação (fótons, nêutrons e partículas) externa ao corpo humano, em unidades
do SI. Elas foram aperfeiçoadas em anos posteriores, apresentadas em outras
publicações do ICRU e estão denominadas como equivalente de dose
ambiente, equivalente de dose direcional e equivalente de dose pessoal.
As grandezas operacionais do ICRU, aqui chamadas de "novas grandezas"
para diferir das antigas, estão sendo aceitas e implantadas por todo o mundo, e
serão, num futuro próximo, utilizadas em todas as práticas de radioproteção.
· Calibração de monitores de área e individual
Raios X e γ
No LNMRI, assim como nos laboratórios da rede de metrologia de radiações
ionizantes, a calibração com raios X e γ está sendo realizada de acordo com a
grandeza/unidade apresentada pelo instrumento, isto é, instrumentos em mR/h
são calibrados em taxa de exposição, instrumentos em µSv/h são calibrados
em HX e etc. Alguns novos instrumentos, provenientes da Europa, já medem
as novas grandezas do ICRU, e são calibrados nessas grandezas.
Para se adequar à recomendação da CGPM, ainda que tardiamente, o LNMRI
brevemente passará a calibrar todos os monitores de área em Sievert e os
individuais (ativos) em Sievert ou Gray, unidades do SI. Para evitar confusões
entre as grandezas antigas e novas, cada instrumento deverá ser rotulado com
uma etiqueta identificando a grandeza de calibração.
O LNMRI recomenda fortemente que os laboratórios da rede também adotem
esse procedimento para se adequarem às recomendações da CGPM.
Nêutrons
Em Metrologia, a emissão de uma fonte de nêutrons ou de um feixe emitido por
um gerador, é padronizada em termos de fluência. No processo de calibração
de monitores de área ou individuais para nêutrons, ao valor da fluência no
ponto de referência, são aplicados coeficientes de conversão para se obter o
valor das grandezas equivalente de dose ambiente e equivalente de dose
pessoal, referenciadas a 10 mm de profundidade. Estas duas grandezas já
estão em uso no país, em substituição à grandeza Equivalente de dose
Máximo - MADE (MAximum Dose Equivalent).
O MADE é uma grandeza operacional específica para expressar equivalente de
dose devido a nêutrons e está definida para um fantoma cilíndrico equivalente
a tecido com 150 mm de diâmetro e 600 mm de altura.
Em função de limitações técnicas, nem todos os monitores de área ou
individuais construídos originalmente para expressar seus resultados em
MADE, podem ser adaptados para expressar seus resultados nas novas
grandezas. Sendo assim esses equipamentos continuarão a ser calibrados em
MADE.
Radiação beta
O LNMRI não padroniza grandezas para monitoração de área em campos de
radiação beta, mas alguns laboratórios do país o fazem. O mesmo
procedimento de monitores de área gama se aplica para as calibrações com
radiação beta, isto é, a calibração é realizada de acordo com a
grandeza/unidade apresentada pelo instrumento. Neste caso o LNMRI faz a
mesma recomendação, isto é, de se adequar à recomendação da CGPM para
calibração nas unidades SI.
· Calibração de monitores de contaminação superficial
Radiação α e β
A calibração é feita por meio de fontes padrão de grande área, calibradas em
termos da taxa de emissão superficial (número de partículas/segundo). A
maioria dos monitores de contaminação, em uso no país, exibe escala em taxa
de contagem (cpm ou cps). A calibração dos monitores é feita pela
determinação da eficiência (adimensional) do detector, para cada radionuclídeo
de interesse, e de acordo com normas internacionais.
Grandezas limitantes
As grandezas limitantes de uso oficial no país são definidas pelo organismo
regulador, Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), principalmente as
que são definidas em normas básicas e específicas para radioproteção, em
cada área de aplicação.
Alguns comitês do IRD, como o CASMIE, regulamentam áreas específicas e
definem grandezas para uso oficial no âmbito de sua certificação ou
autorização. Como participante de tais comitês, o LNMRI assessora as
reuniões para a correta definição de grandezas e as dissemina para uso no
país juntamente com a rede de metrologia.
A introdução das novas grandezas operacionais do ICRU para uso oficial no
país já foi proposta por grupos de trabalho que se reuniram em maio de 1997.
Neste encontro foram apresentadas propostas de programas de trabalho para
diversos temas de radioproteção e metrologia. A maioria das propostas não foi
implementada devido a dificuldades operacionais.
Efetivamente, tais grandezas já estão em uso no país, uma vez que os
instrumentos projetados para medi-las são calibrados nessas grandezas,
quando chegam aos laboratórios da rede.
A conversão de instrumentos projetados para medir exposição em
instrumentos para medir uma nova grandeza, é muito mais complexa do que
uma simples mudança de unidade e apresenta um resultado duvidoso. Como o
Hx é conservativo em comparação com o H*(10), seria menos custoso
somente trocar as unidades de medida de monitores de taxa de exposição
(R/h) para Sv/h, do que investir horas de trabalho tentando adequar a resposta
de um instrumento para a nova grandeza.
Novos instrumentos já estão sendo projetados para as novas grandezas e
poderão, ao longo do tempo, substituir os antigos modelos com vantagens.
Leitura obrigatória
CNEN - NE - 3.01 - Diretrizes básicas de proteção radiológica
ANVISA - Portaria 453/98
Posição regulatória (CNEN) – 3.01/001, 3.01/002, 3.01/005, 3.01/11.
Material didático - Grandezas e Unidades para Radiação Ionizante
Leitura complementar
International Commission on Radiological Protection. General Principles for
Radiation Protection of Workers. ICRP Publ. 75, Annals of the ICRP, Oxford,
1997.
International Commission on Radiological Protection. 1990 Recomendations
of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publ.
Annals of the ICRP, Oxford, 1990.
Unidade III: Radioproteção
Objetivos da Unidade:
· Conhecer os conceitos e parâmetros técnicos para desenvolver a
radioproteção.
Modos de Exposição e Princípios de Proteção à Radiação
Caro aluno,
Nesta unidade, você irá conhecer os conceitos e parâmetro técnicos para
desenvolver a radioproteção.
O uso de fontes de radiação pode resultar em algum grau de exposição das
pessoas. Os riscos a que estão expostos os indivíduos irradiados, dependem
de diversos fatores relacionados com as propriedades das fontes de radiação e
das relações das pessoas com as fontes, ou seja, tempo de permanência junto
à fonte e distância entre a fonte de radiação e o indivíduo exposto.
Com isso, estudaremos os tipos de fonte, os modos de exposição os fatores de
proteção radiológica, bem como o controle de acesso e classificação de áreas
restritas.
Tipos de fonte
As fontes de radiação ionizante de maior interesse para a radioproteção são os
aparelhos de raios X, os aceleradores de partículas, as substâncias radioativas
e os reatores nucleares.
Nos aparelhos de raios X, um filamento de lâmpada produz um feixe de
elétrons que é acelerado num campo elétrico e lançado contra um alvo
metálico de número atômico elevado e densidade alta. Ao atingir o alvo, os
elétrons são freados, emitindo sua energia na forma de radiação de freamento
que é o raios X.
Nos aceleradores de partículas, gases ionizados são injetados em um campo
magnético onde são acelerados e lançados contra um alvo onde provocam
reações nucleares.
Os aparelhos de raios X e os aceleradores de partículas são fontes de radiação
somente enquanto estão conectados à rede elétrica. As fontes de radiação
constituídas de substâncias radioativas emitem radiação contínua e
independentemente da ação do homem, até que todos os átomos da fonte
tenham se desintegrado. Estas fontes são chamadas de fontes radioativas. As
energias das radiações emitidas são características dos radionuclídeos
presentes e a intensidade das radiações emitidas depende da massa do
radionuclídeo na amostra e varia continuamente, de acordo com as leis do
decaimento radioativo.
As fontes radioativas podem apresentar-se sob duas formas, seladas ou
abertas. O risco associado às fontes seladas é o de irradiação somente; as
fontes abertas podem irradiar e também provocar contaminações.
Fontes seladas são aquelas em que a substância radioativa está enclausurada
dentro de um invólucro robusto que impede o escape do material radioativo sob
as condições normais de uso ou até mesmo sob certas condições anormais
brandas.
Fonte selada de Césio-137
As fontes abertas são aquelas em que o material radioativo está sob a forma
sólida (pó), líquida, ou mais raramente, gasosa, em recipientes abertos ou que
permitem que o conteúdo seja fracionado sob as condições normais de uso.
Fontes abertas sob a forma líquida e sólida
Para alcançar o objetivo da proteção radiológica, de limitar adequadamente as
doses de radiação, é preciso conhecer e controlar as exposições a estes tipos
diferentes de fontes. Os modos pelos quais os indivíduos podem se expor às
fontes de radiação são abordados no próximo tópico.
Modos de Exposição
A exposição é definida, nos regulamentos da CNEN, como a irradiação externa
ou interna de pessoas, com radiação ionizante. Portanto, os modos de
exposição podem ser classificados em exposição interna ou externa ao corpo
do indivíduo irradiado.
Exposição Externa Exposição Interna
Entende-se por exposição externa aquela em que a
fonte de radiação, aparelhos de raios X ou fontes
radioativas, estão fora do corpo da pessoa
irradiada. Este modo de exposição ocorre sempre
em que são manipuladas as fontes de radiação,
sejam seladas ou abertas. A exposição externa é
significativa para a radiação eletromagnética, raios
X e gama, é pouco relevante para as fontes de
radiação beta e é praticamente insignificante para
as fontes de radiação alfa.
Entende-se por exposição interna aquela em que
fonte de radiação está dentro do corpo da pessoa
irradiada. Isto ocorre quando o material radioativo
entra no corpo do indivíduo por inalação, ingestão
ou através da pele intacta ou ferida, quando do
manuseio de uma fonte aberta de radiação.
A dose de radiação devido à exposição externa
depende de fatores como atividade da fonte,
energia da radiação, tempo de exposição, distância
fonte-indivíduo e a utilização de blindagens.
Neste caso, a fonte de radiação deve ser
necessariamente um radioisótopo depositado em
um órgão ou tecido do corpo. As doses resultantes
dependem dos seguintes fatores: radioisótopo
depositado, atividade do radioisótopo, via de
contaminação, forma físico-química e faixa etária
do indivíduo.
Fatores de Proteção Radiológica
Neste tópico, você irá conhecer medidas práticas de proteção radiológica que
devem ser adotadas para assegurar o cumprimento dos limites de dose. No
estabelecimento dessas medidas deve-se considerar o tipo de fonte radioativa,
sua atividade, energia e os modos de exposição.
Proteção contra a irradiação externa:
A dose equivalente recebida pelo trabalhador na irradiação externa é função da
taxa de dose no início da irradiação e de sua variação com o transcorrer do
tempo de irradiação. Desta forma, existem duas maneiras para se reduzir a
dose equivalente do trabalhador, ou seja, fornecer-lhe proteção adequada. A
primeira considera a variação do tempo de irradiação e a segunda considera a
redução da taxa de dose, conseguida por redução da atividade da fonte,
aumento da distância fonte-indivíduo ou com o uso de blindagem.
· Redução do tempo de irradiação
A dose recebida por irradiação externa é diretamente proporcional ao tempo.
Quanto maior o tempo de irradiação maior a dose recebida. Evidentemente, a
redução do tempo de irradiação deve ser compatível com a correta realização
das operações necessárias para o bom funcionamento da instalação.
Caso seja necessário o trabalho em áreas com níveis da radiação elevados,
para que as doses recebidas não excedam aos limites estabelecidos, é
necessário planejar detalhadamente a tarefa a ser executada, a fim de
minimizar o tempo de exposição e controlar o tempo de permanência no local
de trabalho. Isso, às vezes, leva ao método de rodízio entre vários
trabalhadores para a complementação de uma determinada tarefa.
Variação da dose em função do tempo de irradiação
· Redução da atividade da fonte
A redução da atividade da fonte pode ser conseguida diminuindo-se a
quantidade de material radioativo manipulado. Esta redução pode ser obtida,
por exemplo, fracionando-se a fonte em fontes com atividades menores.
Outro procedimento para redução da atividade de uma fonte é seu
armazenamento para que ocorra o decaimento radioativo do material. Este
processo é geralmente empregado para radionuclídeos de meia-vida curta e,
principalmente, para rejeitos radioativos. Para tanto é necessário ter locais
adequados para armazenamento do material, de acordo com suas
características.
· Aumento da distância fonte-indivíduo
A dose de radiação recebida por um indivíduo é inversamente proporcional ao
quadrado da distância entre o indivíduo e a fonte, ou seja, à medida que um
indivíduo se afasta da fonte de radiação, a dose por ele recebida diminui.
Conhecendo-se, portanto, a taxa de dose a uma determinada distância da
fonte, pode-se calcular a taxa de dose resultante em qualquer distância.
A equação abaixo é bastante utilizada para estabelecer a distância fonte-
indivíduo mínima de modo a atender aos limites de dose derivados de trabalho.
H1 / H2 = (d2)2 / (d1)2
Relação entre taxa de dose e distância
Na prática, o aumento da distância fonte-indivíduo, durante o manuseio com
substâncias radioativas, é conseguido por meio da utilização de pinças e
garras.
· Uso de blindagem
Denomina-se blindagem a todo sistema destinado a atenuar um campo de
radiação por interposição de um meio material entre a fonte de radiação e as
pessoas ou objetos a proteger, sendo a blindagem o método mais importante
de proteção contra a irradiação externa.
Blindagem para partículas alfa - O reduzido alcance das partículas alfa no
ar e sua pouca penetração no tecido, não chegando atravessar a camada
morta da pele, torna desnecessário qualquer tipo de medida de proteção
contra a radiação alfa externa.
Blindagem para partícula beta - A proteção, no caso de irradiação externa
por partículas beta, tem por objetivo evitar a irradiação da pele, cristalino
dos olhos e gônadas. Devido ao pequeno alcance das partículas beta, a
taxa de dose pode ser reduzida a zero quando se interpõe um material de
espessura maior ou igual que o alcance das partículas beta mais
energéticas neste material.
Blindagem para radiação gama ou X - O método mais prático para a
estimativa da espessura de blindagem para radiação X e g é a utilização do
conceito de camada semi-redutora. A camada semiredutora de um
material utilizado para blindagem é a espessura necessária para reduzir a
intensidade de radiação à metade. A tabela 1 apresenta valores de camada
semi-redutora para alguns radionuclídeos.
Tabela 1 - Valores de camada semi-redutora de chumbo para alguns
radionuclídeos
A seleção dos materiais a serem empregados numa blindagem dependerá das
condições técnicas e econômicas. A tabela 2 apresenta alguns materiais que
são utilizados como blindagens para emissões beta e gama.
Tabela 2 - Materiais para blindagem
Proteção contra a contaminação:
A contaminação tanto externa como interna ao corpo humano, pode ser evitada
adotando-se procedimentos para confinar o material radioativo evitando que
haja dispersão no meio ambiente, ou isolando e protegendo o indivíduo com a
utilização de equipamentos de proteção individual, EPI, tais como luvas,
aventais, botas, óculos, máscaras, ou fazendo o controle de acesso às áreas
contaminadas. Evidentemente, o confinamento do material é preferível ao uso
de EPI’s, pois estes limitam o movimento do trabalhador, além de causar
desconforto.
O confinamento dos materiais radioativos deve ser feito utilizando uma capela
ou “glove box” (caixa de luvas), com sistema de exaustão e filtração
adequados.
A contaminação interna acontece quando o material radioativo é incorporado
pelo indivíduo por inalação, ingestão ou absorção através da pele. Veja abaixo
como são abordados métodos para evitar a incorporação de material
radioativo:
· Proteção contra a inalação de materiais radioativos
As substâncias radioativas podem encontrar-se na forma gasosa ou em
suspensão no ar na forma de aerossol, e ser inalada por um trabalhador. Esta
é a forma mais comum de entrada de radionuclídeos no corpo humano dos
trabalhadores.
Ao trabalhar com substâncias radioativas na forma de pó, voláteis e gasosas
deve-se ter o cuidado para evitar sua dispersão no ar e manipulá-las em locais
apropriados, como capelas e caixas com luvas. Além disso, pode ser
necessário o uso de máscaras ou outros equipamentos de proteção
respiratória.
· Proteção contra a ingestão de material radioativo
A ingestão de substâncias radioativas também resulta em uma contaminação
interna. Pode-se evitar essa contaminação por meio de regras tais como: não
fumar, não comer, não beber, nem utilizar cosméticos nas áreas de trabalho
que envolvam o manuseio de material radioativo.
Na manipulação de substâncias radioativas devem ser utilizadas luvas e os
materiais de laboratório não devem ser levados à boca. A higiene das mãos
após a saída da área de trabalho é fundamental para se evitar uma
contaminação interna.
· Proteção contra a absorção através da pele
Muitos radionuclídeos podem penetrar no corpo através da pele. Em trabalhos
que envolvam tal risco deve-se utilizar aventais, macacões, luvas e botas
apropriadas.
Pode ocorrer a penetração de materiais radioativos no corpo humano através
de cortes causados por agulhas, bisturis, vidros quebrados, ou outros
instrumentos cortantes contaminados, ou através de feridas já existentes na
pele.
Controle de Acesso e Classificação de Áreas Restritas
Um controle de acesso adequado diminui o risco de contaminação, pelo
simples fato de manter o pessoal fora das áreas onde existe um potencial
significativo de contaminação ou exposição.
A entrada numa área com potencial de contaminação exige o uso de roupas de
proteção, as quais devem ser removidas ao deixar o local. As roupas de
proteção são basicamente compostas por sapatilhas, galochas, macacões,
luvas, toucas, e máscaras de proteção respiratória.
Nas áreas de trabalho onde é necessário um controle mais rigoroso, o acesso
é feito através de vestiários, que devem contar com, pias para lavar as mãos,
recipientes para recolher as roupas de proteção utilizadas na área, instruções
para operação normal e em emergência e monitores para detectar a
contaminação.
Para saber mais sobre o assunto e antes de desenvolver as atividades
propostas por esta unidade, visite a biblioteca virtual e consulte CNEN - NE -
3.01 - Diretrizes básicas de proteção radiológica.
Leitura obrigatória
CNEN - NE - 3.01; Diretrizes básicas de proteção radiológica
ANVISA - Portaria 453/98
Posição regulatória (CNEN) – 3.01/001, 3.01/002, 3.01/005, 3.01/11.
Leitura complementar
International Commission on Radiological Protection. General Principles for
Radiation Protection of Workers. ICRP Publ. 75, Annals of the ICRP, Oxford,
1997.
International Commission on Radiological Protection. 1990 Recomendations
of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publ.
Annals of the ICRP, Oxford, 1990.
Unidade IV: Radiologia Industrial
Objetivos da Unidade:
· Conhecer e aplicar parâmetros básicos e técnicos da radioproteção em
Radiologia Industrial.
· Contecer as atividades que mais ocorrem acidentes com produtos
radioativos.
Caro aluno,
Nesta unidade, você perceber que quando pensamos em aeronaves,
automóveis, metrô, trens, navios, submarinos, todas estas máquinas não
poderiam ter um bom desempenho não fossem a qualidade do projeto
mecânico, dos materiais envolvidos, dos processos de fabricação e montagem,
inspeção e manutenção. Todo esse elevado grau de tecnologia foi
desenvolvido e aplicado para um fim comum, que é assegurar e proteger a vida
daqueles que dependem de alguma forma, do bom funcionamento dessas
máquinas, quer sejam nas indústrias automobilísticas, petróleo e
petroquímicas, geração de energia inclusive nuclear, siderúrgica, naval e
aeronáutica.
Hoje no mundo moderno, a globalização nestes segmentos industriais fez
aumentar o número de projetos e produtos de forma multinacional. Usinas
elétricas, plantas petroquímicas, aviões, podem ser projetados em um país e
construídos em outro, com equipamentos e matéria-prima fornecidos pelo
mundo todo. Esta revolução global tem como consequência a corrida por
custos menores e pressão da concorrência.
Como garantir que os materiais, componentes e processos utilizados
tenham a qualidade requerida?
Como garantir a isenção de defeitos que possam comprometer o
desempenho das peças?
Como melhorar novos métodos e processos e testar novos materiais?
As respostas para estas questões estão em grande parte na inspeção e,
consequentemente, na aplicação dos Ensaios Não Destrutivos.
Uns dos avanços tecnológicos mais importantes na engenharia podem ser
atribuídos aos ensaios não destrutivos. Eles investigam a sanidade dos
materiais sem, contudo destruí-los ou introduzir quaisquer alterações nas suas
características.
Aplicados na inspeção de matéria-prima, no controle de processos de
fabricação e inspeção final, os ensaios não destrutivos constituem uma das
ferramentas indispensáveis para o controle da qualidade dos produtos
produzidos pela indústria moderna. Quando se deseja inspecionar peças com
finalidade de investigar sobre defeitos internos, a radiografia e o ultra-som são
poderosos métodos que podem detectar com alta sensibilidade
descontinuidades com poucos milímetros de extensão.
Usados principalmente nas indústrias de petróleo e petroquímica, nuclear,
alimentícia, farmacêutica, geração de energia para inspeção principalmente de
soldas e fundidos, e ainda na indústria bélica para inspeção de explosivos,
armamento e mísseis, a radiografia e o ultra-som desempenham papel
importante na comprovação da qualidade da peça ou componente em
conformidade com os requisitos das normas, especificações e códigos de
fabricação. Usados também na qualificação de soldadores e operadores de
soldagem, a radiografia e ultra-som proporcionam registros importantes para a
documentação da qualidade.
Em juntas soldadas, a radiografia e o ultra-som são dois métodos
frequentemente referenciados pelos códigos de fabricação de peças ou
estruturas de responsabilidade para determinação da eficiência da base de
cálculo pela engenharia. Outros ensaios não destrutivos também fazem parte
das ferramentas da qualidade onde podemos citar: Partículas Magnéticas,
Termografia, Emissão acústica, Correntes Parasitas, Líquido Penetrante.
Considerado como um processo especial pelos Sistemas da Qualidade, NBR
ISO-9001 e outros, os ensaios não destrutivos são aplicados segundo
requisitos de projeto do produto fabricado, e não de forma aleatória ao prazer
da conveniência de engenheiros e técnicos.
A radiologia industrial desempenha um papel importante e de certa forma
insuperável na documentação da qualidade do produto inspecionado, pois a
imagem projetada do filme radiográfico representa a "fotografia" interna da
peça, o que nenhum outro ensaio não destrutivo é capaz de mostrar na área
industrial. Sendo assim, o treinamento, qualificação e certificação dos
profissionais envolvidos com estes métodos é requisito importante do sistema
da qualidade.
Hoje no Brasil, as qualificações e certificações de pessoal para ensaios não
destrutivos são efetuadas por organizações de classe como associações, ou
por instituições ou fundações governamentais. A mais importante é o Sistema
Nacional de Qualificação e Certificação - SNQ&C gerenciado pela Associação
Brasileira de Ensaios Não Destrutivos - ABENDE, com reconhecimento pelo
INMETRO. As certificações de pessoal são dirigidas a segmentos industriais,
tais como: siderurgia, aeronáutica, calderaria, petróleo e petroquímica e outros.
Princípios e Fundamentos
Descrição Genérica do Método e Aplicações
A radiografia é um método usado para inspeção não destrutiva que se baseia
na absorção diferenciada da radiação penetrante pela peça que está sendo
inspecionada. Devido às diferenças na densidade e variações na espessura do
material, ou mesmo diferenças nas características de absorção causadas por
variações na composição do material, diferentes regiões de uma peça
absorverão quantidades diferentes da radiação penetrante.
Essa absorção diferenciada da radiação poderá ser detectada através de um
filme, ou através de um tubo de imagem ou mesmo medida por detectores
eletrônicos de radiação. Essa variação na quantidade de radiação absorvida,
detectada através de um meio, irá nos indicar, entre outras coisas, a existência
de uma falha interna ou defeito no material.
A radiografia industrial é então usada para detectar variação de uma região de
um determinado material que apresenta uma diferença em espessura ou
densidade comparada com uma região vizinha, em outras palavras, a
radiografia é um método capaz de detectar com boas sensibilidades defeitos
volumétricos.
Isto quer dizer que a capacidade do processo de detectar defeitos com
pequenas espessuras em planos perpendiculares ao feixe, como trinca
dependerá da técnica de ensaio realizado. Defeitos volumétricos como vazios e
inclusões que apresentam uma espessura variável em todas as direções serão
facilmente detectadas desde que não sejam muito pequenos em relação à
espessura da peça.
Técnica Geral de Ensaio Radiográfico na indústria
A Natureza da Radiação Ionizante
Com a descoberta dos Raios X pelo físico W. C. Roentgen em 1895,
imediatamente iniciaram-se os estudos sobre as emissões de partículas,
provenientes de corpos radioativos, observando suas propriedades e
interpretando os resultados.
Nesta época, destacaram-se dois cientistas, Pierre e Marie Curie, pela
descoberta do polônio e o rádio e ainda deve-se a eles a denominação
“Radioatividade” (propriedade de emissão de radiações por diversas
substâncias).
No começo do século XX, 1903, Rutherford formulou hipóteses sobre as
emissões radioativas, pois convém frisar, que naquela época ainda não se
conhecia o átomo e os núcleos atômicos e coube a este cientista a formulação
do primeiro modelo atômico criado e que até hoje permanecem suas
características.
O nome “Radiação Penetrante” se originou da propriedade de que certas
formas de energia radiante possuem poder de atravessar materiais opacos à
luz visível. Podemos distinguir dois tipos de radiação penetrante usados em
radiografia industrial: os Raios X e os Raios Gama. Eles se distinguem da luz
visível por possuírem um comprimento de onda extremamente curto o que lhes
dá a capacidade de atravessarem materiais que absorvem ou refletem a luz
visível.
Por serem de natureza semelhante à luz, os Raios X e os Raios Gama
possuem uma série de propriedades em comum com a luz entre as quais
podemos citar: possuem mesma velocidade de propagação (300.000 km/s),
deslocam-se em linha reta, não são afetadas por campos elétricos ou
magnéticos, possuem a propriedade de impressionar emulsões fotográficas.
Poderíamos citar outras propriedades comuns entre as radiações penetrantes e
a luz visível. Ocorre, no entanto, que vários fenômenos que observamos na luz,
são muitos difíceis de serem detectados. O fenômeno de refração, por
exemplo, ocorre nas radiações penetrantes, mas numa escala tão pequena que
são necessários instrumentos muito sensíveis para detectá-lo. Isso explica
porque a radiação penetrante não pode ser focalizada através de lentes, como
acontece com a luz.
No âmbito dos ensaios não destrutivos devemos salientar seis propriedades da
radiação penetrante:
Ø deslocam-se em linha reta;
Ø podem atravessar materiais opacos a luz, ao fazê-lo, são
parcialmente absorvidos por esses materiais;
Ø podem impressionar películas fotográficas, formando imagens;
Ø provocam o fenômeno da fluorescência;
Ø provocam efeitos genéticos;
Ø provocam ionizações nos gases.
Estrutura da Matéria
Em 1906, Ernest Rutherford realizou experiências com bombardeio de
partículas alfa em finas folhas de ouro (as partículas alfa são emitidas por
certos radioisótopos, ocorrendo naturalmente). Ele achava que a maioria das
partículas passava direto através da fina folha do metal em sua direção original.
Contudo, algumas partículas foram desviadas.
Experiência atômica de Rutherford em 1906.
Isto levou ao desenvolvimento do modelo atômico que é aceito até hoje. O
núcleo contém carga positiva do átomo e ao redor do núcleo, giram um número
de elétrons.
Os elétrons ocupam níveis ou camadas de energia e os espaçamentos desses
níveis causam o grande tamanho do átomo em comparação com o núcleo.
Modelo atômico de Rutherford.
Os cientistas conheciam agora que o átomo consistia de um núcleo contendo
um número de prótons e uma nuvem eletrônica com igual número de
elétrons. Contudo eles achavam confuso, pelo fato do átomo de hélio (número
atômico 2) pesar quatro vezes mais que o átomo de hidrogênio. Irregularidades
no peso persistiam através da tabela periódica. Predisseram algumas teorias
para o acontecido, mas a confusão terminou em 1932, quando James
Chadwick, físico inglês, descobriu uma partícula chamada de nêutron.
Essa partícula tinha uma massa igual ao do próton, mas não tinha carga. Para
descrever essa nova propriedade, cientistas alegaram o número de massa,
número de partículas (prótons e nêutrons no núcleo). Descrevendo o átomo, o
número de massa seria escrito com um número superior no símbolo químico.
Variações e Composição dos Átomos, Radioisótopos
Todos os elementos que contém, em seu núcleo atômico, o mesmo número de
prótons, mas que possuem números diferentes de nêutrons manifestam as
mesmas propriedades químicas e ocupam o mesmo lugar na classificação
periódica. São elementos que, por terem o mesmo número de prótons, têm o
mesmo número atômico e por terem números diferentes de nêutrons têm
número de massa diversos. São chamados isótopos, nome cuja etnologia
indica o mesmo lugar que ocupam na classificação periódica dos elementos.
O número de isótopos conhecidos, de cada elemento, é muito variável. O Iodo,
por exemplo, tem 13, o ferro e o Urânio tem 6, cada um. Os isótopos de um
mesmo elemento não tem as mesmas propriedades físicas. Assim, por
exemplo, o isótopo do Iodo (I-127) é estável, todos os outros são radioativos,
isto é, são chamados de radioisótopos.
A partir de 1954, os radioisótopos passaram a ser produzidos em escala
apreciável, nos reatores, iniciando-se a fase de produção de fontes radioativas
de alta intensidade que têm um grande número de aplicações industriais. Os
trabalhos baseados no emprego dos radioisótopos tem hoje enorme extensão.
As experiências multiplicaram-se em muitos setores e, não é exagero dizer que
os radioisótopos têm trazido uma verdadeira revolução em todos os domínios,
nos quais a experimentação desempenha papel preponderante.
Radiação e Radioatividade
Define-se “Radioatividade” como sendo a emissão espontânea de radiação por
um núcleo atômico, que se encontra num estado excitado de energia. Existem
três tipos diferentes de radiação, como segue:
- Partículas Alfa (a) - constituídas de dois neutrons e dois prótons,
caracterizando um núcleo atômico de Hélio. Devido ao seu alto peso e
tamanho, elas possuem pouca penetração e são facilmente absorvidas
por poucos centímetros de ar.
- Partículas Beta (b) - constituídas por elétrons, que possuem
velocidades próximas da luz, com carga elétrica negativa. Possuem um
poder de penetração bastante superior às radiações Alfa, podendo ser
absorvidas por alguns centímetros de acrílico ou plásticos, na sua
grande maioria.
- Raios Gama (g) - são de natureza ondulatória, ao contrário das demais
que tem características corpusculares. Devido a isto, adquire um alto
poder de penetração nos materiais. E possível separar os três tipos de
radiação descritos através da aplicação de um campo elétrico ou
magnético, numa amostra de material radioativo.
Esquema de separação das radiações alfa, beta e gama.
O poder de penetração das radiações eletromagnéticas, Raios X e Gama, são
caracterizadas pelo seu comprimento de onda (ou energia) . As propriedades
dos Raios X que tem importância fundamental, quando se trata de ensaios não
destrutivos e são aquelas citadas anteriormente.
Outras grandezas relativas às ondas eletromagnéticas são frequência e
energia. Podemos converter a energia em comprimento de onda ou em
frequência. A equação que relaciona a energia com o comprimento de onda é a
equação de Planck:
E = (h x c) / l
onde:
E = energia (Joule).
h = constante de Planck ( 6.624 x 10-34 Joule x segundo).
c = velocidade da luz.
l = comprimento de onda.
A energia das radiações emitidas tem importância fundamental no ensaio
radiográfico, pois a capacidade de penetração nos materiais está associada a
esta propriedade.
Exemplo de aplicação:
Qual a energia de uma radiação eletromagnética com comprimento de onda
igual a 0,1 Angstrom?
Resposta:
sendo c = 300 000 km/s = 3 x 108 m/s e 0,1 A = 10-9 m
E = 6,624 x 10-34 x 3 x 108 / 10-9 = 1,987 x 10-16 Joule
como 1 Joule = 6,242 x 10 Mev
E = 0,0012 Mev ou 1,2 kev
Para conhecer sobre os Equipamentos e Fontes de Radiação, visite a
biblioteca virtual. Em seguida, desenvolva a atividade proposta por esta
unidade.
Leitura obrigatória
CNEN-NN-6.04, Janeiro de 1989.
Equipamentos e Fontes de Radiação
Unidade V: Radiação não ionizante
Objetivo da Unidade:
· Conhecer os conceitos e parâmetros técnicos físicos sobre as radiações
não ionizantes.
Caro aluno,
Nesta unidade você irá perceber, em sua forma mais simples, que a radiação
eletromagnética é um campo elétrico vibratório movimentando-se através do
espaço associado a um campo magnético vibratório que tem as características
do movimento ondulatório.
O espectro eletromagnético estende-se, na parte não ionizante, numa ampla
faixa de comprimentos de onda que vai desde 100 Km até 10 nm, conforme o
Gráfico 1:
Gráfico 1
As radiações não ionizantes apresentam interesse do ponto de vista ambiental,
porque os seus efeitos sobre a saúde das pessoas são potencialmente
importantes, sendo que exposições sem controle podem levar à ocorrência de
sérias lesões ou doenças. Por outro lado, há uma proliferação de
equipamentos, inclusive de uso doméstico, que emitem radiações não
ionizantes, tais como, fornos de microonda, radares para barcos (inclusive de
recreação), lasers, inspeção para controle de qualidade, lâmpadas ultravioleta
para eliminar germes, dentre outros.
Como mostrado no Gráfico 1, existem diversos tipos de radiações ionizantes,
classificados conforme o comprimento de onda e a frequência da radiação.
Para melhor compreensão desse Gráfico, a Tabela 1 especifica as unidades e
símbolos utilizados.
TABELA 1 – Significado de unidades e símbolos utilizados para medir
comprimento de onda e frequência da radiação não ionizante
É importante salientar que, com exceção da parte visível do espectro, todas as
outras radiações são invisíveis e dificilmente detectáveis pelas pessoas através
de meios naturais. No caso dos efeitos térmicos (aquecimento) provocados, se
a radiação for perigosa, a sensação de calor pode chegar tarde demais para
avisar o risco. Isto obriga ao uso de detectores que determinam a existência e
intensidade da radiação e cuja utilização aconselhamos que seja realizada por
especialistas.
Outra característica de interesse é que a radiação pode se transmitir através do
vácuo, sem necessidade da existência de ar ou outros meios materiais. Por
exemplo, toda radiação solar que atinge a terra, que pode ser infravermelha,
visível, ultravioleta, etc., é transmitida através do vácuo interplanetário.
Ao longo desta unidade, vamos analisar do ponto de vista ambiental os
diversos tipos de radiações não ionizantes, com exceção das radiações
visíveis, que são analisadas separadamente.
Radiofrequências
Efeitos e ocorrência
As radiações de grandes comprimentos de onda, ou de baixas frequências, do
tipo ULF (frequência ultra baixa), LF (frequência baixa), etc., até as do tipo VHF
(frequência muito alta), não apresentam problemas ocupacionais, pelo menos
quanto ao que até 1980 se sabia de concreto sobre o tema.
Eventualmente, no futuro, poderão ser descobertos efeitos derivados de micro
aumentos de temperatura, localizados ou generalizados, que a radiação
efetivamente pode provocar no organismo, ou de efeitos específicos dos
campos elétrico e magnético, pelo qual sempre é recomendável não se expor
desnecessariamente em locais onde existem geradores do tipo
radiofrequência, especialmente se a potência do equipamento for alta. Como
medida acauteladora, recomenda-se sinalizar tais locais.
As radiações de baixas frequências são utilizadas em radio navegação,
radiofaróis, radiodifusão AM, radioamadorismo, diatermia médica,
radioastronomia, solda de radiofreqüência, secagem de tabaco e usos
semelhantes.
Microondas
Efeitos e ocorrência
Os efeitos das microondas dependem da frequência (ou comprimento de onda
da radiação) e da potência dos geradores. Porém, ainda existem muitas
dúvidas entre os pesquisadores em relação à real extensão que apresentam. O
efeito mais estudado é o térmico (aumento da temperatura do organismo), mas
que existem indicações de que campos elétricos e magnéticos também são
especificamente responsáveis por problemas de saúde nos indivíduos
expostos.
Em relação aos efeitos térmicos, quanto menor a frequência, maior é o risco
em órgãos internos, pela facilidade com que as ondas penetram no organismo.
Por outro lado, quanto maior a potência e o tempo de exposição, maiores são
as possibilidades de os indivíduos expostos ficarem doentes e, em casos
extremos, morrerem. Pesquisas mostram, por exemplo, que ratos expostos a
comprimentos de onda de 12 cm e densidade de potência de 100 mW/cm²
(mili-watts por m²) morrem, em média, em 15 minutos.
Em relação aos efeitos dos campos elétricos e magnéticos, as pesquisas
mostram que, em longo prazo, as pessoas expostas podem sofrer de alta
pressão no sangue, seguidas de hipotensão, alterações do sistema nervoso
central, do cárdio-vascular e endócrino, distúrbios menstruais, etc., sintomas
que os médicos devem pesquisar nos indivíduos expostos à radiação não
ionizante, durante os exames de admissão ou periódicos.
Especiais precauções devem ser tomadas para que pessoas portadoras de
marca-passo ou implantes metálicos não se exponham à radiação nem sequer
por curtos períodos ou a níveis aparentemente baixos.
Em relação à ocorrência destas radiações também denominadas UHF
(frequência ultra-alta), SHF (frequência super alta) e EHF (frequência extra
alta), a Tabela 2 mostra vários exemplos de aplicação prática:
Tabela 2 – Ocorrência prática de microondas.
Atenção deve ser prestada também a aparelhos em desenvolvimento que
utilizam microondas na faixa de 2450 MHz, utilizáveis potencialmente para
secagem de cerâmica e porcelana, conserto de asfalto em estradas, destruição
de microorganismos (de madeira, leite, etc.), tratamentos têxteis, secagem de
couros, etc.
Medição de microondas
Em relação à instrumentação para medição, é interessante saber que os
aparelhos estão baseados principalmente em quatro métodos:
a) pressão da radiação numa superfície refletora;
b) calorimetria;
c) mudanças de voltagem e resistência nos detectores;
d) bolometria, que é o método baseado na absorção de potência por um
elemento resistivo sensível à temperatura, sendo que a mudança da
resistência é proporcional à potência absorvida.
Este último método de medição é o mais utilizado nos aparelhos
comercialmente disponíveis.
A maioria dos equipamentos utilizados para medir microondas está calibrado
para ondas planas (campo afastado da fonte) e as leituras são dadas em
unidades de densidade de potência, normalmente miliwatts/cm² (nW/cm²). No
caso do indivíduo exposto requer um sistema de alerta, existem equipamentos
de bolso ou lapela que emite sinais audíveis, quando as densidades de
potência excedem os valores permissíveis. Para se ter um valor aproximado de
densidade de potência próximo de uma antena circular de abertura grande,
pode-se utilizar a seguinte relação:
W = 16.P/(π.D²) = 4.P/A Eq. 1
onde:
P = potência média de saída;
D = diâmetro da antena;
A = superfície da antena;
W = densidade máxima de potência no eixo do feixe de microonda.
Se os valores obtidos excedem os limites de tolerância de segurança, as
densidades de potência podem ser estimadas através da equação 2, válida
para campos afastados.
W = G.P/(4. π.r²) = A.P/(λ².r²) Eq. 2
onde:
G = ganho da antena no campo afastado;
λ = comprimento da onda;
r = distância desde a antena ao ponto considerado;
W, P e A têm o mesmo significado da equação 1.
A distância desde a antena, a partir da qual o campo pode ser considerado
afastado, é dada pela equação 3.
ra = π.D²/(8. Λ) = A/(2. Λ) Eq. 3
onde:
ra = distância da antena à intersecção dos campos próximo e afastado;
D, λ e A têm o mesmo significado das equações anteriores.
Essas equações são aproximações, porque não levam em consideração as
reflexões nas estruturas ou superfícies próximas, sendo que se estas existirem
em grande quantidade, os valores de densidade de potência podem ser várias
vezes maiores (3 a 4 vezes) que os calculados. Também se deve ter em
consideração que os riscos são avaliados com potências médias, pois os picos
de potência podem ser muito maiores que os valores médios considerados.
Para conhecer os Valores de Tolerância de Exposição, visite a biblioteca
virtual antes de prosseguir com seus estudos.
Radiações infravermelhas
Efeitos e ocorrência
A radiação infravermelha é emitida por corpos cuja superfície encontra-se à
temperatura maior que a do ambiente ao redor deles. Este tipo de radiação é
também chamado de calor radiante.
O principal efeito conhecido sobre as pessoas é o térmico, podendo provocar
entre outras consequências, queimaduras na pele (quando os comprimentos de
onda são inferiores a 1,5 micrômetros), cataratas e em caos extremos, lesões à
retina.
A exposição ao setor infravermelho do espectro pode ocorrer em muitas
situações industriais e domésticas, como o aquecimento direto de ambientes
frios e a exposição prolongada à irradiação solar sem proteção.
Algumas das situações industriais mais típicas são:
- operação de fornos metalúrgicos e siderúrgicos;
- fabricação e transformação do vidro;
- forja e operações com metais quentes;
- secagem e cozedura de tintas, vernizes e recobrimentos protetores;
- desidratação de material têxtil, papel, couro, alimentos;
- solda elétrica.
É frequente encontrar a radiação infravermelha aliada a outras formas de
transmissão de calor, especialmente no referente a valores de limites e
tolerância, sistema de avaliação do problema e medidas de controle
recomendáveis.
Valores toleráveis de exposição
Os valores dos limites de tolerância são estabelecidos em conjunto para o
problema “calor”, que é tratado separadamente. Porém, é interessante destacar
aqui que se encontra em fase de estudo e aprovação valores limites
específicos para o setor do espectro denominado de “infravermelho próximo”,
que corresponde à faixa mais próxima à da radiação visível. A seguir
especificam-se os valores propostos pela ACGIH desde 1978.
Proposta de limite de tolerância para infravermelho próximo (1400 nm > λ > 770
nm). “Para evitar possíveis efeitos retardados sobre o cristalino dos olhos
(cataractogênesis), a radiação infravermelha (λ > 770 nm) deve ser limitada a
10 mWxcm².
Para uma lâmpada de calor infravermelho ou qualquer fonte de infravermelho
próxima, estando ausentes estímulos visuais intensos, a radiância (L) incidente
sobre os olhos deve ser limitada a:
ΣLλΔλ = 0,6 / λ
Eq. 4
para condições prolongadas de incidência.
Onde: Δλ = largura da faixa sobre a que E é medida;
Δ = abertura angular da fonte em radianos;
L = radiância (Wcm . 5 )
Este limite é baseado em pupilas de 7 mm de diâmetro.”
Radiações ultravioletas
Efeitos e ocorrência
A radiação ultravioleta estende-se aproximadamente entre os valores de 400
nm e 10 nm no espectro eletromagnético e seus efeitos variam rapidamente na
medida em que muda o setor do espectro.
O gráfico abaixo mostra esta porção do espectro com uma classificação
interessante do ponto de visa da Higiene do Trabalho.
A luz negra é utilizada em controle de qualidade industrial, iluminação de diais
fosforescentes públicos (discotecas e semelhantes), gravação fotográfica, etc.
Uma pequena porcentagem da irradiação solar que atinge a Terra também se
encontra na faixa da luz negra e acredita-se que é responsável pelos
processos de fotossíntese de alguns vegetais. Do ponto de vista de efeitos
sobre as pessoas, esta faixa é considerada sem riscos sérios, suspeitando-se
apenas de possíveis interferências com a acuidade visual a produção de fadiga
ocular, já as outras faixas do espectro U.V. apresentam riscos maiores.
Para as faixas denominadas eritemáticas (eritema – queimadura) e germicida
são as que apresentam maiores riscos potenciais. Estas faixas são emitidas
em operações com solda elétrica, metais em fusão, maçaricos, operando a
altas temperaturas, lâmpadas germicidas, etc., e também estão contidas na
irradiação solar.
Entre os efeitos possíveis destacamos os de conjuntivite (que se manifesta
horas depois da exposição), relativamente frequente, quando os processos de
solda não têm as adequadas medidas de controle e o câncer de pele,
encontrado em trabalhadores repetidamente expostos durante muitos anos à
irradiação solar.
Medida da U.V.
Os equipamentos utilizados na medição de ultravioleta podem ser do tipo célula
fotoelétrica, célula fotocondutiva, célula fotovoltaica ou detector fotoquímico.
Destes, os de uso mais frequentes são os de célula fotovoltaica e os chamados
de “termopilhas”.
Os aparelhos podem ser obtidos de empresas especializadas em
instrumentação ou junto a representantes de equipamentos que geram U.V.
que normalmente possuem os detectores (ex. fabricantes de lâmpadas U.V.).
Em relação às medições, deve-se tomar cuidado com substâncias no ar (como
ozona ou vapor de mercúrio) que absorvem a radiação, ou materiais como
vidros ou plásticos, que também interferem em forma apreciável na
transmissão da U.V.
Valores toleráveis de exposição
A seguir especificam-se os valores dos limites de tolerância da ACGIH, válidos
para pessoas relacionadas com a exposição que são periodicamente
controladas por médicos. Salientamos aqui, mais uma vez, que o conhecimento
dos valores toleráveis é importante para os profissionais de segurança, mas a
aplicação para casos específicos deve ser feita por pessoal com treinamento,
conhecimento especializado e prática no campo da Higiene Industrial.
Antes de prosseguir, visite a biblioteca virtual e leia o texto Limites de
tolerância para radiação U.V. conforme recomendação da ACGIH.
Radiadores lasers – aspectos gerais
A radiação laser é a radiação não ionizante, com a característica específica de
emitir apenas com um (1) comprimento de onda, e não com uma faixa de
comprimentos ou frequências, como acontece com outros tipos anteriormente
descritos – característica pela qual a radiação laser é chamada de radiação
coerente. Laser significa “amplificação de luz mediante emissão estimulada de
radiação”, e pode ser construída em função do “material laser”, para emitir na
faixa infravermelha, visível ou ultravioleta. Isto faz com que a radiação seja
altamente concentrada, com dispersão insignificante, e emitida praticamente
em apenas uma só direção.
Para se obter atividade laser, deve ser alterada a estrutura atômica pela ação
de energia externa, que, mediante aquecimento, descarga elétrica ou radiação
eletromagnética, fornece “fótons” (unidade ou pacotes energéticos).
Um laser é composto de três elementos principais:
1. Um meio oticamente ativo, formado por um sistema atômico que tem
dois níveis energéticos possíveis, separados por uma diferença de
energia equivalente ao comprimento de onda a ser produzida.
2. Um sistema para excitar elétrons, (sistema chamado de
bombeamento) que normalmente estão no nível inferior de energia, para
serem levados ao nível superior.
3. Uma cavidade ótica que permite determinar o tipo de frentes de onda
que serão produzidas mediante a amplificação fotônica.
O meio oticamente ativo tem em suas extremas superfícies espelhadas, uma
das quais é totalmente refletiva e outra parcialmente refletiva. Quando a
amplitude da frente de onda alcança um nível suficiente de energia, é emitido
um pulso laser através do espelho parcial.
Se o pulso dura 1 nano seg (0,000000001 seg) e 1 micro seg (0,000001 seg),
com potências máximas possíveis extremamente altas (500000000 de watts e
mais), o laser é chamado “Q-ligado”.
Se o pulso dura entre 1 micro Seg e 0,1 Seg é chamado “não Q-ligado”. Se os
pulsos são maiores de 1 Seg. considera-se que o laser é de onda contínua.
A emissão também pode ser contínua se, mediante o sistema de
bombeamento, se mantém a excitação eletrônica. Os lasers pulsáteis podem
emitir pulsos de duração muito curta.
Existem três tipos de laser, classificados segundo o meio oticamente ativo de
estado sólido, de estado gasoso e o semicondutor ou injetor. Apesar da
industrialização recente (a partir dos anos 60), existem muitas aplicações não
industriais, entre as quais destacamos: levantamentos topográficos, operações
de dragagem, construção de pontes, etc., feitas na maior parte das vezes ao ar
livre. Na medicina, pode ser utilizado em microcirurgias, destruição de tumores,
queimadura de verruga, etc., na indústria, é utilizado em microusinagem, solda
de micropeças, alinhamento ótico, foto coagulação, etc.
Num futuro próximo, novas aplicações, nos mais diversos campos, devem ser
esperadas, devido, principalmente, à simplicidade dos elementos constituintes
e à existência de muitas aplicações industriais em desenvolvimento.
Efeitos, limites de tolerância e avaliação da radiação laser
A radiação laser, direta ou refletida, pode afetar os olhos e a pele,
especialmente os primeiros, ainda que a potência seja baixa. Devido ao risco,
que é muito alto, e à variedade de lasers existentes, os limites de tolerância,
assim como os equipamentos de avaliação apresentam características de
complexidade que aconselham que esses dois pontos sejam abordados total e
exclusivamente por especialistas.
Medidas de controle
Como uma exposição de uma fração de segundo aos raios laser pode provocar
uma lesão permanente, as medidas de controle para a exposição direta ou a
feixe especularmente refletido, devem ser rigorosamente respeitadas:
a) Precauções gerais (comuns para qualquer instalação de laser)
· Nenhuma pessoa deve olhar o feixe principal nem as reflexões
especulares do feixe, quando as densidades de potência ou energia
ultrapassarem os L.T.;
· Deve-se evitar enfocar o laser com os olhos, evitando assim olhar em
direção ao feixe, o que aumenta o risco derivado das reflexões;
· O trabalho com laser deve ser feito em áreas de boa iluminação geral,
para manter as pupilas contraídas, e assim limitar a energia que poderia,
inadequadamente, penetrar nos olhos;
· Os protetores oculares de segurança não estilhaçáveis, destinados a
filtrar as freqüências específicas, características do sistema, oferecem
proteção parcial. Os óculos de segurança devem ser avaliados
periodicamente, para assegurar a preservação da densidade ótica
adequada aos comprimentos de onda desejado. Deve haver certeza de
que os óculos de segurança para laser, destinados à proteção no
trabalho com lasers específicos, não sejam erroneamente usados com
diferentes comprimentos de onda. Armações de diferentes cores são
recomendadas, e a densidade ótica deve ser mostrada no filtro. Os
óculos de segurança para laser expostos a níveis de energia ou potência
muito alta podem perder a sua eficácia e devem ser abandonados;
· O feixe laser deve terminar num material-alvo que seja não refletor e
resistente ao fogo; as áreas laterais do feixe devem ficar isoladas do
pessoal;
· Devem ser tomadas precauções especiais, se forem usados tubos
retificadores da alta voltagem (acima de 15 KV), porque há possibilidade
de que sejam gerados raios x.
b) Precauções específicas (aplicáveis a lasers pulsados de alta potência.
Laser de gás de alta potência e semicondutores devem ser tratados como
lasers pulsados)
· As travas de segurança, na entrada de locais de instalações de laser,
devem ser construídas de tal forma, que as pessoas não autorizadas ou
em trânsito não tenham acesso às instalações, enquanto o sistema de
força do laser estiver sendo carregado e preparado para uso;
· Deverá ser utilizado um sistema de alarme que inclua som abafado,
lâmpadas pisca-pisca (visíveis através dos óculos de segurança para
lasers) e uma contagem regressiva, quando os bancos dos
capacitadores começam a carregar;
· Instalações que utilizam gás líquido para refrigeração devem ser
ventiladas adequadamente. Os lasers refrigerados a água são os
preferidos;
· Paredes e tetos devem ser pintados com tinta fosca, para evitar reflexão
pelas superfícies. É preferível o preto fosco na zona do alvo, e uma cor
clara nas zonas circundantes, para maximizar a distribuição luminosa
dos aparelhos de iluminação geral;
· Lasers em estado sólido devem ser operados com acionamento por
controle remoto, com monitores de televisão, se viável. Isto elimina a
necessidade de presença de pessoal na mesma sala. Uma alternativa é
enclausurar o laser, o feixe associado e o alvo numa caixa que impeça a
dispersão da radiação.
c) Precauções específicas aplicáveis a sistemas laser e semicondutores,
de onda contínua de baixa potência
· Devem ser tomadas precauções gerais com relação ao foco a fim de
evitar reflexão especular;
· Em operações de levantamento geodésico (por exemplo), o feixe de
laser deve ser interrompido no final de sua trajetória de feixe útil, por um
material cuja superfície seja fosca e difusa, ou de tal cor ou refletância
que torne possível a disposição, mas minimize a reflexão;
· Materiais refletores devem ser eliminados da área do feixe, e deve ser
feita uma manutenção adequada e constante.
d) Lasers a gás: dióxido de carbono-nitrogênio (CO2-N2)
· O principal risco adicional associado com os lasers de CO2-N2 é o de
incêndio. Uma parede de tijolo refratário ou asbesto de espessura
suficiente deve ser instalada como aparador de retorno para o feixe.
e) Precauções específicas para instalações de laser ao ar livre
· O pessoal deve ser afastado da trajetória do feixe em todos os pontos,
onde a potência ou energia exceda os limites permissíveis. Isso deve ser
realizado através do uso de barreiras físicas, controles administrativos,
travas e pela limitação da passagem através da trajetória dos raios;
· Deve ser proibida, dentro da área considerada perigosa, a passagem de
tráfego de veículos não-alvo ou aviões;
· Deve ser evitada a operação de laser sem o uso dos óculos de proteção,
especialmente enquanto estiver chovendo ou nevando, ou quando
houver poeira ou neblina no ar;
· A trajetória percorrida pelo feixe deve ser isenta de todos os objetos
capazes de produzir reflexões, que são potencialmente perigosas.
Intensidade de luz concentrada geradas por alguns lasers podem ser
transmitidas a enormes distâncias e são potencialmente perigosas,
devendo portanto receber a devida consideração;
· Sinais de alarme: A sinalização de áreas potencialmente perigosas deve
ser realizada de acordo com o procedimento padrão convencional.
f) Proteção pessoal
● Para indivíduos expostos aos feixes de laser, devem ser fornecidos
óculos de segurança de densidade ótica (D.O.) indicada para a energia
envolvida. A Tabela 5 relaciona a máxima densidade de potência ou
energia, que assegura uma proteção adequada pelos óculos de D.O. de
um a nove. Esta tabela é baseada nos níveis máximos permissíveis de
exposição para os óculos escuros adaptados:
Tabela 5 – Adequação da densidade de energia e sua proteção de
D.O
● Óculos de segurança confeccionados de filtro de vidro colorido não
devem ser utilizados quando é necessária uma atenuação acima de
D.O. 9; também não se devem usar filtros plásticos ou filtros com
revestimento dielétrico quando é desejada uma atenuação de D.O. 8;
● Para prevenir a exposição da pele, o pessoal deve usar luvas protetoras,
roupas e escudos. Geralmente, como proteção, procura-se voltar a face
contra a área do alvo. Na soldadura a laser, o material a ser soldado
deve ser circundado por barreira adequada;
● Luvas impermeáveis, de fácil remoção, protetores faciais e óculos de
segurança deverá ser a proteção mínima a ser dada ao pessoal que
manuseia os gases liquefeitos usados como refrigeradores, para lasers
pulsados de alta potência. Os gases liquefeitos devem ser armazenados
de acordo aos procedimentos padrões.
g) Ventilação
Os projetos dos sistemas de ventilação devem ter a participação de pessoal
que conhece os eventuais problemas, para se ter condições seguras em casos
de ruptura de sistemas.
h) Riscos de eletricidade
● Precauções especiais devem ser tomadas com o sistema de alta
energia, para assegurar que os cabos, entre as fontes de potência e a
cabeça de laser, estejam adequadamente selecionados e colocados, e
que o sistema capacitor de descarga esteja adequadamente protegido.
Deve ser estudada a disposição dos botões de acionamento, para
prevenir uma descarga acidental ou inadvertida de um laser. A
disposição dos medidores e osciloscópios deverá também ser
considerada, ponderando-se todos os riscos envolvidos;
● Cabos, conectores, cabines e interruptores devem ser mantidos em
condições apropriadas de funcionamento para prevenir choques
elétricos e queimaduras. Os capacitores devem ser descarregados antes
de sua limpeza ou reparo ou de qualquer equipamento a eles
conectados. Aos operadores não deverá ser permitido abandonar o
equipamento, até que toda a voltagem tenha sido removida dos
capacitores, o que é indicado pela leitura zero na escala de um
voltímetro. Coberturas para os interruptores devem ser providenciadas
nos circuitos de alta voltagem, para evitar o acesso aos componentes
energizados, e deve ser fornecido um sistema de regulagem ou travas,
para evitar que se façam conexões, a menos que as fontes de potência
estejam desligadas. Uma trava com um mecanismo interno que,
automaticamente, tona a fechá-la é um tipo que pode ser usado. Todos
os componentes metálicos não utilizados, como condutores de corrente,
devem ser aterrados. Riscos devidos a panes do capacitor podem ser
minimizados pelo uso de escudo mecânico, observando-se distância
entre o operador e a bancada;
● A escolha de cabos entre a fonte de potência e a cabeça do laser deverá
ser especificada de modo a evitar o efeito corona, e haver uma
resistência dielétrica adequada para o laser com o qual deverão ser
usados. Devem ser realizados periodicamente testes de resistência
dielétrica e de presença de efeito corona. Se um cabo mostra a
presença do efeito, deverá ser trocado. O contato acidental com cabos
condutores de alta corrente deverá ser eliminado pela disposição
apropriada dos mesmos;
● Os aparelhos, para medir altas voltagens, e os osciloscópios
necessários, para uso com os lasers, deverão ser bem dispostos e
protegidos, para minimizar os riscos aos operadores. Aos operadores
não deverá ser solicitado olhar ou girar um feixe de laser durante o
carregamento do capacitor ou durante o acionamento do laser.
i) Outras precauções e medidas de controle de interesse
● Os binóculos ou telescópios não devem ser usados para olhar para o
feixe direto ou refletido especularmente. Se for imprescindível, para tais
situações, pode ser colocado um filtro com densidade ótica suficiente no
percurso ótico do binóculo, e/ou o operador deve usar proteção ocular
adequada.
● Em microtrabalhos lasers podem ser usados microscópios para
vigilância intermitente, mas devem ter desligadores para evitar que o
laser funcione enquanto o trabalho é observado.
● Se o feixe laser for dirigido através de uma janela de vidro, deve passar
perpendicularmente ao plano de vidro, ou então será necessário o uso
de protetores oculares pelo pessoal que fica próximo á janela.
● Nenhum trabalho de manutenção deve ser feito, até que o laser esteja
desligado, e a carga residual dos capacitores tenha sido eliminada.
● Sistemas laser que empregam água para esfriamento, devem antes da
ativação elétrica, ser revisados para verificar possíveis escapamentos de
água, que possam causar a destruição do equipamento. A água utilizada
não deve conter íons estranhos.
● Sob nenhuma circunstância, deve ser deixado sem atenção um laser
ativado.
● Qualquer exposição acidental ao laser deveria ser seguida por um
completo exame médico.
Em todos os casos, a segurança com laser é obtida principalmente através de
medidas preventivas, motivo pelo qual são necessárias avaliações periódicas
da instalação e dos conhecimentos de todo o pessoal que poderia ficar
envolvido, pelo pessoal com experiência em segurança em laser.
Leitura obrigatória
AICGH
Norma Regulamentadora Nº 9
Norma Regulamentadora Nº 32
Referências Bibliográficas
AMERICAN CONFERENCE OF GOVERNMENTAL INDUSTRY HYGIENISTS.
A guide for uniform industrial hygiene codes or regulations for laser
installations. Chicago, 1968. 22p.
AUBERTIN, G. & GRANJON, M. Travail dans les verreries; in vêtement de
protection contre le rayonnement infraruoge. Travail et Sécurité, paris, (8/9):
402-9, août/sept. 1975.
CLEARLY, S. F. The biogival effects of microwaves and radiofrequency
radiation. CRC Critical Reviews in Environmental Control, 1 (2):257, 1970.
CLEUET, A. et alii, Risques liés a l´utilisation industrielle das lasers.
Cahiers de notes Documentaires, Paris, (74): 47-59, jan./mar. 1974.
CONTROL of radiant heat. In: ALLAN, Ralph E. et alii. Healting and cooling
for man in industry. 2 ed. Akron, AIHA, 1975. Cháp. 3, p.29-37.
EMMETT, Edward A. & HORSTMAN, Sandfort W. Factors influencing the out
of ultraviolet radiation during welding. Journal of Occupational Mecidine,
Chicago, 18 (1):41-4, Jan.1976.
FONNEY JUNIOR, J. R. & POWELL, C. H. Field measurement of ultraviolet,
infrared and microwaves energies. Cincinnati, Division of Occupational
Health.
KLASCIUS, A. F. Microwave radiation protective suit. American Industrial
Hygiene Association, Akron, 32 (11):771-4, nov. 1971.
LARRAINZAR GONZALEZ, F. J. Determinación de la distancia de seguridad
en los trabajos com láseres. Medicina y Seguridad del Trabajo, Madrid, 25
(100):22-9, dic. 1977.
SENSINTAFFAR, Edwin L. et alii. Na analysis of a report occupational
exposure to infrared radiation. American Industrial Hygiene Association
Journal, Akron, 39 (1):63-9, Jan. 1978.
SHINEY, D. M. et alii. Laser hazard classification guide. Cincinnati, NIOSH,
1976. 206p. (HEW Publication N° (NIOSH) 76-183).
SUESS, Michael J. The development of a long-term programme on non-
ionizing protection. Health Physics, Elmsford, 27 (5):514-22, Nov. 1974.
VAUTRIN, J. P. et alii. Le rayonnement électromagnétique non-ionizant,
domaine dês radiofréquences et hyperfréquences; applications et risques.
Travail et Sécurité, Paris, (5):258-64, May 1977.
