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UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-1 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL Facultad Regional Gral. Pacheco MEDICIONES Y ENSAYOS Departamento de Mecánica MODULO 5 TEMA: RADIOGRAFÍA Aplicación: Complemento teórico 2009 Ing. J. C. Fushimi Profesor UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-2 1.- ONDAS ELECTROMAGNETICAS Las radiaciones ionizantes en función de la longitud de onda se ubica dentro del espectro no visible del orden de 1 a 0,01 Amstrong. 2.- RADIOGRAFÍA – DIAGRAMA DE OPERACIÓN Este ensayo opera de acuerdo al diagrama que ilustra la figura y el producto final de este proceso es una placa radiográfica (ver flujograma). UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-3 3.- FLUJOGRAMA DEL PROCESO UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-4 4.- DEFINICIÓN e INTRODUCCIÓN “Es una técnica de análisis y/o inspecciones NO DESTRUCTIVA con registros perdurables destinadas a controlar y verificar la calidad interna de los materiales, instalaciones o piezas diversas”. Los rayos X y gamma son ondas electromagnéticas. La propagación es, según las leyes de la luz y la interacción con la materia según la teoría cuántica. Es decir que para la explicación de los fenómenos de radiación X o gamma es necesario completar la teoría electromagnética con la teoría cuántica. Los cuantos son partículas que contienen una cantidad discreta de energía y viaja a la velocidad de la luz. E = h.f = h.c/ λλλλ donde h = constante de Planck f = frecuencia c = velocidad de la luz λ = longitud de onda Radiación X Cuando un electrón del átomo pasa de un nivel de energía E2 a otro menor E1, libera una energía (E2-E1) en forma de radiación electromagnética E = h.f; siendo esta última la energía del fotón asociado. Radiaciones ionizantes Cuanto menor es la longitud de onda λ; mayor es la energía y mayor la posibilidad de interactuar con los átomos de la materia. Producen principalmente ionización del átomo. Los rayos X y gamma son radiaciones ionizantes. Luz visible No afecta al ser humano; pero producen cambios químicos (efecto fotográfico) Luz UV Afecta la piel y el ojo del ser humano y produce cambios químicos (vitamina D) R X y Rγ Afecta a toda la materia e incluso puede matar. Orígenes Los rayos X son generados por interacción de los electrones que rodean el núcleo y consta de un espectro continúo de energías. Los rayos gamma se generan en el núcleo de los radionucleídos por desintegración hasta transformarse en un núcleo estable y constan de una o varias energías discretas. Espectro RX Diagrama desintegración Tulio UTN FRGP Propiedades Tanto los rayos X como los gamma poseen las mismas propiedades. -Son ondas electromagnéticas y se propagan en línea recta. -Son invisibles y pueden atravesar los sólidos. Su penetración depende de la materia y la energía. -No son desviados por campos magnéticos ni eléctricos. -Tampoco son desviados por lentes ni prismas. Sí -Ionizan los gases / la materia (liberan electrones) -Excitan radiación fluorescente en ciertas sustancias. -Interactúa con la materia. -Sensibilizan las emulsiones fotográficas. -Producen daños biológicos si 2.-FUENTES DE RX (Tubo tipo Coolidge) La generación de los RX se produce cuando los electrones emitidos por el filamento por efecto termoiónico, que constituye el cátodo ( placa o blanco, conocido como ánodo o anticátodo (+). Estos electrones al ser detenidos por el ánodo, parte de la energía cinética se transforma en energía radiante cuya frecuencia depende de: Longitud de onda mínima (λλλλ Ei - Ef = ½ mv f = V.e/ h si c = f. λλλλ ∴∴∴∴ siendo: V = diferencia de potencial (KV) e = carga del electrón c = velocidad de la luz h.f = Ei - Ef λλλλ UTN FRGP Tanto los rayos X como los gamma poseen las mismas propiedades. ondas electromagnéticas y se propagan en línea recta. Son invisibles y pueden atravesar los sólidos. Su penetración depende de la materia y la energía. No son desviados por campos magnéticos ni eléctricos. Tampoco son desviados por lentes ni prismas. Sí pueden difractarse por la red cristalográfica. Ionizan los gases / la materia (liberan electrones) Excitan radiación fluorescente en ciertas sustancias. Interactúa con la materia. Sensibilizan las emulsiones fotográficas. Producen daños biológicos sin ser captados. FUENTES DE RX (Tubo tipo Coolidge) La generación de los RX se produce cuando los electrones emitidos por el filamento por efecto termoiónico, que constituye el cátodo (−) son acelerados por la diferencia de placa o blanco, conocido como ánodo o anticátodo (+). Estos electrones al ser detenidos por el ánodo, parte de la energía cinética se transforma en energía radiante cuya frecuencia depende de: donde: h = constante de Planck (6,68. 10 f = frecuencia E = energía cinética (inicial / final) λλλλmín). Duane-Hunt. = ½ mv2 = V. e = h.f e/ h λλλλ λ λ λ λ = c.h / V.e V = diferencia de potencial (KV) e = carga del electrón c = velocidad de la luz λλλλmín = 12,34 / V (Å) Efecto mA (a= bajo; b= alto) Efecto KV (a= bajo; b= alto) MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-5 Son invisibles y pueden atravesar los sólidos. Su penetración depende de la materia y la energía. pueden difractarse por la red cristalográfica. La generación de los RX se produce cuando los electrones emitidos por el filamento por efecto ) son acelerados por la diferencia de potencial y chocan contra la placa o blanco, conocido como ánodo o anticátodo (+). Estos electrones al ser detenidos por el ánodo, parte de la energía cinética se transforma en energía radiante cuya frecuencia depende de: h = constante de Planck (6,68. 10-28 erg.s) E = energía cinética (inicial / final) Efecto mA (a= bajo; b= alto) Efecto KV (a= bajo; b= alto) UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-6 Intensidad de la Radiación (I) Corresponde a la energía que pasa por unidad de superficie y en la unidad de tiempo. donde: k = constante calidad del equipo. i = intensidad de la corriente (mA) Z = número atómico del blanco. Rendimiento de un tubo de RX (ρ)ρ)ρ)ρ) El rendimiento de un tubo de RX depende de la relación entre la energía producida y la energía consumida Dado que el valordel rendimiento es muy pequeño es necesario recurrir a altos voltajes. 3.-FUENTES DE Rγγγγ (Radioisótopos) Los radioisótopos se obtienen por fisión o irradiación en un reactor nuclear y cuando se desintegran emiten dos tipos de energías: Energía cinética Partículas αααα: Núcleos de He con pequeña capacidad para penetrar; pero con alto poder ionizante. Partículas ββββ: Son electrones con pequeña capacidad de penetración, mediano poder ionizante; pero que al chocar con el blanco generan RX de frenado (“bremsstrahlung”). Energía electromagnética Fotones γγγγ: Reducido poder ionizante; pero alta capacidad de penetración. I = k.i.Z.V2 ρρρρ = k.i.Z.V2 / V.i = k.Z.V Contenedor lineal Contenedor lineal Referencia 1 Cable tractor 2 Sistema enganche 3 Flexible 4 Fuente 5 Manguera salida 6 Sist. cierre anterior UTN FRGP Actividad (A) La actividad es la intensidad de la fuente y corresponde al número atómico que se desintegra en un tiempo determinado. Actividad específica Es la actividad de una muestra radioactiva de un gramo y fija las dimensiones de la fuente. Período de semidesintegración (T) La vida media de una fuente radioactiva es el período de tiempo en el que la intensidad de la radiación inicial emitida disminuye a la mitad de su nivel. A/Ao = ½ = e Esquema de desintegración Ejemplo Co 60 . En este radioisótopo se puede observar que por cada desintegración emite dos fotones y con las siguientes energías: 1 fotón de 1 fotón de total 2 fotones de Por lo tanto si tenemos una actividad de A = 1 Ci , esta fuente emite: 3,7 . 1010 d/s . 2 fotones/ d = 7,4 . 10 es decir: 74.000 millones de fotones por segundo Elemento N° másico Cesio (Cs) Cobalto (Co) Iridio (Ir) Iterbio (Yb) Tulio (Tm) UTN FRGP La actividad es la intensidad de la fuente y corresponde al número atómico que se desintegra en un tiempo donde: Es la actividad de una muestra radioactiva de un gramo y fija las Período de semidesintegración (T) La vida media de una fuente radioactiva es el período de tiempo en el que la intensidad de la radiación inicial emitida (Ao) disminuye a la mitad de su nivel. = ½ = e-λλλλT . En este radioisótopo se puede observar que por cada desintegración emite dos fotones y con las siguientes 1 fotón de 1,17 MeV (100%) 1 fotón de 1,34 MeV (100%) 2 fotones de 2,51 MeV si tenemos una actividad de A = 1 Ci , esta fuente emite: d/s . 2 fotones/ d = 7,4 . 1010 fotones/s 74.000 millones de fotones por segundo N° másico Vida media Energía γ (MeV) 137 30 años 0,66 60 5,3 años 1,17 – 1,33 192 74 días 0,13 – 0,90 169 31 días 0,06 – 0,31 170 127 días 0,052 – 0,084 A = Ao .e -λλλλt T = 0,693/λλλλ MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-7 La actividad es la intensidad de la fuente y corresponde al número atómico que se desintegra en un tiempo donde: λ = cte. de desintegración t = tiempo (MeV) Capa hemireductora Pb (mm) 8,4 1,33 13 0,90 2,8 0,31 0,86 0,084 ---- Diagrama desintegración Cobalto 60 Curva decaimiento Tulio 170 UTN FRGP 4.-INTERACCION DE LA RADIACIÓN CON LA MATERIA Cuando los fotones X o gamma interaccionan con los átomos de la materia son absorbidos y/o dispersados según tres mecanismos conocido como: efecto fotoeléctrico, efecto Compton y formación de pares. Efecto fotoeléctrico: Toda la energía del fotón primario ( cuya energía de enlace es Ek. fotoelectrón tiene energía suficiente para interaccionar con otros átomos. Cuando otro electró órbita exterior ocupa la vacante dejada por la extraída, genera una radiación característica a la diferencias de energías. Efecto Compton: El fotón (h.f) interactúa con un electrón perdiendo parte de su energía (electrón Compton). La interacción se realiza con los electrones exteriores del átomo. El fotón disperso conjuntamente con el electrón eyectado da lugar a radiaciones se Formación de pares: En este efecto los fotones de energía superiores a 1,02 MeV desaparecen y transfieren energías a un positrón y a un electrón que constituye las radiaciones secundarias. E = h.f = 1,02 + e(+) + e( Campo de los 3 efectos Depende del número atómico Z (materia) y la energía (E). En general prevalece el efecto fotoeléctrico a bajas energías, el Compton en las medias y la formación de pares en las altas energías. En radiografía industrial con equipos portátiles de exografía prevalecen solo los efectos fotoeléctricos y Compton. Efecto Fotoeléctrico UTN FRGP INTERACCION DE LA RADIACIÓN CON LA MATERIA fotones X o gamma interaccionan con los átomos de la materia son absorbidos y/o dispersados según tres mecanismos conocido como: efecto fotoeléctrico, efecto Compton y formación de pares. Toda la energía del fotón primario (h.f) es empleada para remover algún electrón orbital interno del átomo Ek. El electrón es eyectado con una energía cinética fotoelectrón tiene energía suficiente para interaccionar con otros átomos. Cuando otro electró exterior ocupa la vacante dejada por la extraída, genera una radiación característica a la diferencias ) interactúa con un electrón débilmente unido al átomo desviándose (fotón disperso) y perdiendo parte de su energía (electrón Compton). La interacción se realiza con los electrones exteriores del átomo. El fotón disperso conjuntamente con el electrón eyectado da lugar a radiaciones se En este efecto los fotones de energía superiores a 1,02 MeV desaparecen y transfieren todas sus a un positrón y a un electrón que constituye las radiaciones secundarias. 1,02 + e(+) + e(−) Depende del número atómico Z (materia) y la energía (E). En general prevalece el efecto fotoeléctrico a bajas energías, el Compton en las medias y la formación de pares en las altas fía industrial con equipos portátiles de exografía prevalecen solo los efectos fotoeléctricos Efecto Fotoeléctrico Efecto Compton Efecto Formación de pares MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-8 fotones X o gamma interaccionan con los átomos de la materia son absorbidos y/o dispersados según tres mecanismos conocido como: efecto fotoeléctrico, efecto Compton y formación de pares. empleada para remover algún electrón orbital interno del átomo El electrón es eyectado con una energía cinética Ec = h.f – Ek. Este fotoelectrón tiene energía suficiente para interaccionar con otros átomos. Cuando otro electrón de una exterior ocupa la vacante dejada por la extraída, genera una radiación característica a la diferencias débilmente unido al átomo desviándose (fotón disperso) y perdiendo parte de su energía (electrón Compton). La interacción se realiza con los electrones exteriores del átomo. El fotón disperso conjuntamente con el electrón eyectado da lugar a radiaciones secundarias. Efecto Compton Efecto Formación de pares UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-9 Atenuación Por cada interacción entre un haz de fotones y la materia, un fotón pone en movimiento un electrón por efecto fotoeléctrico o por Compton.Dado que el fotoelectrón tiene prácticamente la misma energía que el fotón incidente, mientras que un electrón Compton una energía mucho menor; el porcentaje de las energías transportadas será diferente. Al haz emergente del material se lo conoce como haz secundario o haz primario atenuado. Atenuación = Absorción + Dispersión Importancia relativa de los distintos tipos de absorción (ej. agua) Energía del fotón Numero relativo de electrones (%) % energía transportada por los electrones KeV Fotoelectrones Compton Fotoelectrones Compton 10 95 5 100 0 20 70 30 99 1 26 50 50 96 4 30 39 61 93 7 40 20 80 80 20 50 11 89 61 39 57 8 92 50 50 60 7 93 43 57 80 4 96 20 80 100 1 99 9 91 150 0 100 0 100 200 0 100 0 100 Intensidad de la radiación (I) d = Io . e –[[[[µµµµ(x-d)+µµµµd.d]]]] donde: µµµµ =µµµµ foto +µµµµ compton +µµµµ pares = (1/cm) µ = coeficiente de atenuación lineal del material µd = coeficiente de atenuación lineal del defecto x = espesor del material. d = espesor del defecto Ix = Io . e -µµµµx UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-10 De acuerdo a estas fórmulas y por las características de una placa radiográfica se observará lo siguiente: si Id < Ix el defecto acusará mayor ennegrecimiento (ej. sopladuras) si Id > Ix el defecto será más claro que el resto (ej. escorias) 5.- DETECTOR ó SENSOR (PELÍCULA RADIOGRÁFICA) Película La película, placa o film radiográfico posee la siguiente estructura constructiva: 1 soporte o base de triacetato de celulosa. 2 substratos 2 emulsiones (gelatina, BrAg, IAg, BrK, S y otras impurezas) 2 capas superficiales de gelatina. Imagen latente Las películas son sensibles a las radiaciones visibles, fotones, partículas, electrones; a los agentes químicos o físicos (p, t, etc.) y provocan una imagen latente que por un proceso de laboratorio (cuarto oscuro) pasa a ser imagen visible. Fuera del cuarto oscuro, las películas solo pueden ser manipuladas en porta películas o chasis (ver pág 12). Centro sensible / Centro de revelado (teoría iónica) Cada cristal de BrAg tiene además por lo menos un centro sensible formado por una grieta o impureza (S). Cuando es expuesta a la radiación: BrAg + hf Ag + + e- + Br El electrón de valencia de la plata (Ag) se desplaza hacia el centro sensible y la fija: Ag + + e- Ag o (plata metálica) UTN FRGP El centro sensible pasa a ser centro de revelado. El centro de revelado debilita la barrera de bromuro, facilitando el ingreso del revelador: Los procesos químicos que tienen lugar son: “ El revelado El revelado lleva la imagen latente El proceso debe ser completado con un fijado, lavado y secado de en un laboratorio de revelado fotográfico. Parámetros de una película Estas son: a. Película virgen (ver tipos) b. Película expuesta y revelada Pantallas intensificadoras La función principal es intensificar (generalmente de calcio). En las industrias se utilizan las de plomo por su excelente calidad de imagen. Sus propiedades son las siguientes: a) Incrementa el efecto fotográfico por los electrones b) Filtra las radiaciones de longitud de ondas largas. c) Intensifica la radiación primaria más que la dispersa. d) Absorbe la radiación dispersa. Da mayor contraste y calidad de imagen. Film Características Tipo Velocidad Contraste 1 2 3 4 bajo medio alto muy alto UTN FRGP El centro sensible pasa a ser centro de revelado. El centro de revelado debilita la barrera de bromuro, facilitando el ingreso del revelador: Ag +Br - + revelador Ag o + Br Los procesos químicos que tienen lugar son: “reducción” y “oxidación” imagen latente a imagen visible. El proceso debe ser completado con un fijado, lavado y secado de la película. Todos ellos son realizados en un laboratorio de revelado fotográfico. (ver tipos) Velocidad y amplitud. Película expuesta y revelada Densidad (D), contraste ( D = log Io / I La función principal es intensificar el efecto fotográfico. Estas pueden ser de plomo o de sales En las industrias se utilizan las de plomo por su excelente calidad de imagen. Sus propiedades son las Incrementa el efecto fotográfico por los electrones del plomo. Filtra las radiaciones de longitud de ondas largas. Intensifica la radiación primaria más que la dispersa. Absorbe la radiación dispersa. Da mayor contraste y calidad de imagen. Características Contraste Grano muy alto alto medio muy alto muy fino fino grueso s/ pantalla MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-11 El centro sensible pasa a ser centro de revelado. El centro de revelado debilita la barrera de bromuro, r - + (revelador)- “oxidación” la película. Todos ellos son realizados Densidad (D), contraste (γ) y definición. el efecto fotográfico. Estas pueden ser de plomo o de sales En las industrias se utilizan las de plomo por su excelente calidad de imagen. Sus propiedades son las del plomo. Absorbe la radiación dispersa. Da mayor contraste y calidad de imagen. UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-12 6.-OPERACIÓN Chasis (abierto), pantallas anterior , película y pantalla posterior Chasis rígido Diagrama operación – Localización elementos principales Cabezal (fuente) – ala avión - modulo comando Cabezal – pieza – detector (cámara TV) Operación – esquema simple UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-13 Parámetros a tener en cuenta Exposición (E) En función del espesor del material a radiografiar, calcular la exposición usando los diagramas adjuntos y. teniendo en cuenta que: E = M . t donde: en RX M = i (mA) y en Rγ M = A (Ci) También se puede recurrir al factor de exposición: F = M.t / d2 donde: d = distancia foco film (ffd) Los diagramas de exposición vs espesor son exclusivamente para acero o aluminio. Para radiografiar otros materiales, se utilizan los mismos diagramas pero corregidos con un factor. M o d u lo c o m an d o EXPOSICIÓN (E) Tipo película Tiempo exposición RX : I (mA), KV Rγ : Actividad (Ci) Personal calificado Sistema seguridad A cc e so ri o s - P ie za Pieza "pegada al detector" FFd Ley inversa a d2 Material Espesor Contraste objeto ICI D et e ct o r Chasis Película Pantalla Densidad Contraste Definición Espesor (acero) D= 1,5; ffd= 70 cm; pantallas Pb 002; rev G 135 Exposición r/hc a 1 m UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-14 Material Energía 50 KV 100 KV 140 KV 220 KV 250 KV 400 KV 1000 KV 2000 KV 6 a 31 MeV Aluminio 1100 0.08 0.08 0.12 0-18 Aluminio 2024 0.12 0.120.13 0.14 Magnesio 0.05 0.05 0.05 0.08 Acero 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Acero inoxidable 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Cobre 1.5 1.5 1.4 1.4 Monel 1.7 1.5 1.2 Plomo 14.0 11.0 3.0 2.5 2.4 Zirconio 2.4 2.0 1.9 1.7 1.5 1.0 Uranio 18.0 16.0 12.0 Ley de la inversa del cuadrado de la distancia: I1 / I2 = (d2 / d1) 2 aplicar para “ffd” distinto a los establecidos. Contraste Objeto Considerar que el contraste objeto depende del material (acero 1%, aluminio 2%, etc). E = Eo . e -µµµµx ∴∴∴∴ ∆E / ∆x = 0,43 µµµµ Contraste Radiográfico (γ)γ)γ)γ) Este contraste es diferente a la anterior y corresponde a la diferencia de densidades (grado de ennegrecimiento) entre áreas adyacentes obtenidas en una película expuesta y revelada. ∆D / ∆E = γ γ γ γ = ∆D / 0,4 3 . µ .µ .µ .µ .∆x Sensibilidad Radiográfica Como el ojo humano promedio puede apreciar hasta una variación de densidades ∆D = 0,01, por lo tanto: ∆x / x = 0,023 / µ . γ . µ . γ . µ . γ . µ . γ . x Indicadores Calidad de Imagen (ICI ó IQI) A fin de tener un testigo del tamaño mínimo posible de apreciar en una placa, siempre se colocan estos indicadores en las piezas de estudio. Depende de las normas de aplicación, los ICI están referenciados a un diámetro de alambre, un espesor o un orificio calibre. Comúnmente se los conoce como “penetrómetros” Pelicula Structurix D7 UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-15 ICI% = ∆x / x .100 donde: ∆x = dimensión mínima del calibre x = espesor de la zona en estudio Penumbra Para obtener una buena radiografía hay que tener en cuenta este factor. La penumbra depende de: • Características geométricas (ffd, tamaño del foco, forma y posición de las fallas). • Película elegida (tamaño de grano) • Radiación dispersa (objetos y elementos circundantes) • Penumbra inherente (electrones de la materia). La radiación dispersa La radiación dispersa no es deseable, contribuye a la formación de una “no imagen” en la placa radiográfica. a) Objeto de ensayo En la figura se puede observar que solamente la radiación que sigue los trayectos FDP y FEP forma una imagen del defecto “N”. Los trayectos FAA’P, FBP, FGP Y FCP son de radiación difusa y no construyen imagen. b) Elementos circundantes Las paredes, otros objetos vecinos y hasta el piso pueden provocar radiación dispersa. Depende del material Existen dispositivos para eliminar o minimizar esta radiación. ICI BS y AFNOR (Tipo cuña) ICI DIN (tipo hilos) Ref calibre hilo # 1 = 3.20 mm a calibre hilo # 7 = 0.80 mm UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-16 Modos de reducción de la Radiación Dispersa Se recurre al uso de dispositivos especiales como: Rejillas, conos, diafragmas, máscaras, pantallas de plomo y otros. Técnica de compensación de espesores Cuando la amplitud de una película no es suficiente, se compensan las diferencias de espesores con: • La construcción de dispositivos del mismo material. • El uso de dos películas de distintas velocidades • Sumergiendo la pieza en un líquido (sales de plomo) • Arrimando múltiples placas o chapas del mismo material contra el perímetro. Operación sin (1) y con (2) dispositivo – Tiras Pb Difragma, máscara y cono a) Añadir mismo material absorbente b) Sumergir en un medio (líquido, granos, pasta) A Muestra; B Material misma absorción que la muestra y C Máscara de plomo UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-17 Prácticas recomendadas por ASTM E94 Cálculo de la profundidad del un defecto Es posible la determinación de la profundidad de un defecto utilizando la técnica de la doble exposición. Entre una y otra exposición debe mediar el conocimiento de la distancia de localización del foco, la del defecto (medido sobre la placa) y la magnitud del “ffd”. La incógnita se resuelve por simples cálculos de trigonometría. UTN FRGP 7.-VENTAJAS Y DESVENTAJAS (RX vs R FACTORES R ECONOMICOS Más caro TECNICOS Requiere energía adicional. Más pesado. SEGURIDAD FUNCIONALES Más delicado 8.-UNIDADES Desde el año 1978, la comisión Internacional de Unidades de Radiación y Sistemas de Medidas (ICRU) ha recomendado el empleo de las unidades SI (Becquerelio, Gray y Sievert). Sin embargo mantienen las unidades clásicas anteriores y esta situación obliga a conocer ambos sistemas. Tanto sea de uso industrial o médico, así como para indicar términos de potencia o contaminación radioactiva; es frecuente encontrar los siguientes símbolos UTN FRGP VENTAJAS Y DESVENTAJAS (RX vs Rγγγγ) DESVENTAJAS Rx Rγγγγ Rx Más caro Renovación pastillas Dura más tiempo Requiere energía adicional. Más pesado. Deforma la imagen Mejor definición y calidad Emisión continua Más delicado Desde el año 1978, la comisión Internacional de Unidades de Radiación y Sistemas de Medidas (ICRU) ha recomendado el empleo de las unidades SI (Becquerelio, Gray y Sievert). Sin embargo mantienen las unidades clásicas anteriores y esta situación obliga a conocer ambos sistemas. Tanto sea de uso industrial o médico, así como para indicar términos de potencia o contaminación radioactiva; es frecuente encontrar los siguientes símbolos: MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-18 VENTAJAS Rγγγγ Dura más tiempo Mas barato Mejor definición y calidad Mayor penetración, energía propia, más liviano y robusto. Mayor control Manejo sencillo Desde el año 1978, la comisión Internacional de Unidades de Radiación y Sistemas de Medidas (ICRU) ha recomendado el empleo de las unidades SI (Becquerelio, Gray y Sievert). Sin embargo aún se mantienen las unidades clásicas anteriores y esta situación obliga a conocer ambos sistemas. Tanto sea de uso industrial o médico, así como para indicar términos de potencia o contaminación UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-19 Bq Becquerel p pico 10-12 C Coulomb n nano 10-9 Ci Curie µ micro 10-6 Gy Gray m milli 10-3 R Röentgen k kilo 103 rad Radiation Absorbed Dose M mega 106 rem Radiation Equivalent Man G giga 109 Sv Sievert T tera 1012 Unidades del sistema anterior Unidades SI Magnitud Unidad / Definición Valor Unidad Valor Exposición (dosis de ionización) Röentgen (R). Es la exposición radioactiva que produce en 1cm3 de aire en condiciones normales de presión y temperatura, una ionización de 1 ues de cada signo 1 R = 2,58.10-4 C/kg 1 C/kg = 3,876 R Veloc. exposición (intensidad radiac.) Es la exposición acumulada en un lapso de tiempo definido. R/s R/h, mR/año, etc 2,58.10-4 C/kg.s Dosis absorbidarad. Es la energía absorbida por unidad de peso de materia. 1 rad = 100 erg 1/100 J/kg Gray (Gy) 1 Gy=1J/kg Efectividad biológica relativa. EBR. Es igual a la relación entre la dosis de una radiación patrón y la dosis de absorción de la radiación en estudio para producir el mismo efecto biológico EBR=1 (Rx /Rγ) EBR=1 (Rx/Rγ) Dosis biológica rem = EBR . rad 1 rem = EBR/100 J/kg Sievert (Sv) J/kg 1Sv=100re m Actividad Cantidad de desintegraciones radioactivas por segundo. Curie (Ci). 1 Ci = 3,7.1010d/s Becquerel (Bq) 1 Bq = 1 d/s Múltiplos y submúltiplos Los ejemplos más frecuentes son los siguientes: Para fuentes intensas se suelen medir en Ci, MBq o GBq y cuyas conversiones son: 1 Ci = 37 GBq 1 TBq = 27 Ci 1µCi = 37 MBq 1 GBq = 27 mCi 1 pCi = 37 mBq 1 kBq = 27 nCi y para dosis de absorción equivalente son: 1 krem = 10 Sv 1 Sv = 100 rem 1 rem = 10 mSv 1 mSv = 100 mrem 1mrem = 10 µSv 1 µSv = 0,1 mrem UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-20 9.-CONSIDERACIONES LEGALES Las radiaciones ionizantes pueden provocar efectos irreversibles y acumulativos, tanto en los aspectos somáticos como genéticos de los individuos que se exponen y su descendencia. Para la protección radiosanitaria de los operadores e individuos no directamente vinculados, existe la ley 17557/67 que se deben cumplir en un todo. Los operadores e instalaciones deben estar autorizados. Las personas afectadas directa e indirectamente no se deben exponer más allá de las siguientes “dosis máximas permisibles”: • Exposición ocupacional (irradiación uniforme de todo el cuerpo).......5 rem/año (50 mSv/año) • Exposición incidental (población no directamente vinculadas).... .....0,5 rem/año ( 5 mSv/año) Las mediciones de las dosis se efectúan con equipos especiales (dosímetros, contador Geiger, etc.). En las operaciones externa (fuera de los cuartos de radiografiado) las zonas de operación son aseguradas por todos los medios de alertas posibles (cercado perimetral, pictografías, señales luminosas y auditivas). 10.-Consideraciones sobre radio protección El límite de 5 rem/año fue establecido estadísticamente como la probabilidad de producir cáncer (leucemia) al trabajador en un tiempo de 30 años es de 1: 10000 Esta probabilidad es muy baja no solo por la relación sino también teniendo encuentra la historia. Sin tener en cuenta la guerra donde intervinieron armas nucleares, tenemos (no se incluye accidentes de la central nuclear de EEUU): Dosímetros personales Seguridad en área de operación UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-21 1945 – 1985 Hubo 280 accidentes con 31 muertos (todos en área medicinal o industrial). 1986 (Chernobyl) 100000 afectados con 29 muertos. En el '92 se informó que se evacuaron 115.000 personas y pagaron un indemnización de 700000000 U$S. En 2002 se adelantó que afectó a más de 6000000 de personas y hubo entre 30000 y 300000 muertos. 1987 (Goiana) 300 afectados y 3 muertos Daños en el ser humano a) Daños fisiológicos: La absorción de energía por las células y tejidos provocan la ionización de sus átomos y moléculas. b) Efectos macromoleculares: Cambios físicos químicos, rotura de la cadena de ADN (alteración de los códigos), disociación de la molécula, producción de histaminas (tóxicos) que afectan al sistema circulatorio, gastrointestinal y neurovegetativo. c) Efectos funcionales: Falta de motilidad, muerte celular (esperma-monstruos), potencia reproductora (restringida o suprimida), crecimiento (restringido o suprimido) y funciones celulares específicas - glándulas (restringida o suprimida). d) Factores genéticos: Mutaciones no manifiesta hasta la 3° generación. La dosis es acumulativa. e) Efectos inmediatos: Alteración de la sangre. f) Efectos secundarios: Zonas pequeñas con atrofia o ulceración. g) Efectos tardíos: Cambios degenerativos, acortamiento de la vida y efectos genéticos. Con dosis única (rad) 5 - 25 Dosis mínima detectable con análisis cromosómicos 50 - 75 Dosis mínima aguda 75 - 125 Dosis mínima, produce vómitos 150 - 200 Dosis aguda produce incapacidad transitoria 300 Dosis letal Con dosis fraccionadas (rad) 200 - 800 Esterilidad ovario 50 Esterilidad temporaria testículos 800 Nefritis riñón 1500 Hepatitis hígado 2200 Necrosis cerebro Datos de radiografías médicas: 100 mrad Pulmón 200 mrad Dental 3 rad/minutos Radioscopia 5 rad/minutos Tomografía Placas radiográficas (ejemplos) La observación y diagnósticos se realizan sobre placas radiográficas en negativo. No llevan ningún proceso adicional de positivado. A continuación se detallan algunos ejemplos con defectos típicos. UTN FRGP MEDICIONES Y ENSAYOS Página M5-22 11.-BIBLIOGRAFÍA Ensayo de Materiales Helgot, A. Kapeluz Int. a los métodos de Ensayos No Destructivos Ramírez Gómez y otros INTA (España) Nondestructive Inspection and Quality Control ASME (Metal Handbook) ASME Industrial Radiography Agfa Gevaert Agfa Gevaert Curso básico de Radiofísica Sanitaria Skvarca, J MBS Radiografía Industrial con Radioisótopos Ruiz, H CNEA Radiografía Industrial Orlandi, P INTI Non Destructive Testing Handbook McMaster, R Ronald Press ASTM E-94, E-7 E-155 ASTM ASTM Radiography in Modern Industry Kodak Kodak Physics of Industrial Radiography Halmshaw, R Heywood Guía de Trabajos Prácticos Pettinaroli, C UTN (Pacheco) Ing. J. C. Fushimi 1º edición año 1996 Rev 01 año 2000 Rev 02 año 2009 Múltiple escape: poros Soldadura: p (poros); e (escoria) y f (falta penetración) Bulones con grietas internas (“chevron”) Bulón roto y corte longitudinal (vista de la grieta)
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