tema 04. contaminación energética o física

5/11/2018 Tema 04. Contaminación energética o física. - slidepdf.com

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UNIDAD 4: CONTAMINACIÓN ENERGÉTICA O FÍSICA

Contenido:

1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 1

2. ENERGÍAS VIBRATORIAS ................................................................................................... 2

2.1. RUIDO ............................................................................................................................... 2

2.2. VIBRACIONES .................................................................................................................. 12

2.3. ULTRASONIDOS .............................................................................................................. 13

3. RADIACIONES.................................................................................................................. 14

3.1. RADIACIONES NO IONIZANTES: características generales, fuentes emisoras, unidades

de medida. ...................................................................................................................... 19

3.2. RADIACIONES IONIZANTES ............................................................................................. 22

Efectos sobre el organismo . .......................................................................................... 28

Magnitudes y unidades .................................................................................................. 29

Control de radiaciones ionizantes .................................................................................. 30



CFGS SALUD AMBIENTAL MÓDULO 3: TEMA 4

1

1. INTRODUCCIÓN

La contaminación física se produce por la acción de contaminantes físicos o energéticos, es decir, de

aquellos que no poseen estructura química. Dichos contaminantes comprenden las vibraciones, elruido y las radiaciones (aunque también suele incluirse el calor).

Se define como CONTAMINACIÓN FÍSICA de los ecosistemas aquellas perturbaciones producidas porlas formas de energía de tipo vibratorias (ruidos, vibraciones) o radiante (radiaciones) por lo quetambién se le denomina contaminación energética.

La contaminación física ambiental se puede deber a dos factores:

Como ninguna transformación energética es eficaz al 100% siempre existirán pérdidas deenergía de baja calidad que constituyen contaminación.

Muchos de los procesos tecnológicos utilizados por el hombre no están suficientementedesarrollados por lo que existirá una parte del proceso que queda fuera de control(contaminación física ambiental).

Desde el punto de vista sanitario la contaminación física puede afectar a la salud de dos formas:

Efecto directo

A través del daño que la propia forma de energía ejerce directamente sobre la salud, efectosobservables a corto plazo cuando el grado de contaminación es importante o efectos a medio y largoplazo por exposición prolongada a energías no controladas.

Efecto indirecto

Se produce como consecuencia de cualquier alteración que la contaminación ejerza sobre el medioambiente y que acaba afectando negativamente al hombre.

Teniendo en cuenta los efectos de los contaminantes físicos podemos realizar la siguiente clasificación:

1. ENERGÍAS VIBRATORIAS Molestias, alteraciones físicas.

a. Ruido y vibraciones Alteraciones físicas y psíquicas, sordera.

b. Ultrasonidos Lesiones internas.

2. RADIACIONES

a. Electromagnéticas y ondulatorias

Ondas de radio (IR) Lesiones físicas, quemaduras.

Visible (UV) Quemaduras,…, cáncer.

Rayos X Alteraciones genéticas, cáncer.

Rayos Gamma (γ)

Alteraciones genéticas, cáncer.




2

b. Radiaciones Corpusculares

Alfa, Beta, Neutrones Alteraciones genéticas, cáncer.

3. TÉRMICAS Termorregulación, deshidratación.

2. ENERGÍAS VIBRATORIAS

Cuando se propaga un movimiento vibratorio en un medio elástico como es el aire, se producen unaserie de ondas que son estados de perturbación de dicho medio en el que las partículas repiten lavibración del foco transmitiendo la energía mecánica a lo largo del medio.

2.1. RUIDO

Se podría definir como cualquier sonido no deseado. El oído humano es capaz de percibir una extensagama de frecuencias de sonido que van desde 35Hz (Umbral Auditivo) hasta 20.000Hz (Umbral deDolor).

La propagación de los movimientos vibratorios a través del espacio recibe el nombre de ondas (NO sepropaga el cuerpo, SOLO se propaga el movimiento, es decir la energía), las cuales se pueden clasificar,atendiendo a la dirección de propagación en:

- Longitudinales, cuando la onda lleva la misma dirección que el movimiento vibratorio que lageneró, es decir, se propaga mediante compresiones y dilataciones del medio. Por ejemplo el

sonido.

- Transversales, cuando la onda lleva un movimiento perpendicular al movimiento vibratorioque la generó. Por ejemplo la luz.

y atendiendo al medio de propagación, en:

- Mecánicas o materiales. Se propagan a través de un medio material (aire, líquido, etc.),dependiendo su velocidad de propagación de su naturaleza (origen) y de las características delmedio de propagación (por ejemplo el sonido). Para que una perturbación se propague a

través de un medio material, éste tiene que tener 2 propiedades:inercia

, que permite a unelemento del medio transferir la perturbación a otro adyacente (relacionada, por tanto, con ladensidad del medio), y elasticidad , que hace que sobre un elemento desplazado de su posiciónde equilibrio se produzca una fuerza que tiende a volverlo a su posición.

- Electromagnéticas. No necesitan ningún medio material para propagarse; es decir, puedenpropagarse a través del vacío (c=300.000 Km/s en este medio) y su velocidad de propagaciónNO depende de su naturaleza (en un medio determinado todas llevan la misma velocidad). Porejemplo luz, ondas de radio, etc. (este tipo de ondas también se denomina radiación

electromagnética).

Las magnitudes características de cualquier tipo de onda (aparte de la elongación, amplitud, periodo yfrecuencia del movimiento vibratorio que la origina) son la velocidad de propagación (v), que dependede las características del medio en el que se propaga; la longitud de onda (), que es la distancia entre




3

2 máximos o 2 mínimos sucesivos o bien la distancia que se ha propagado la onda al cabo de unperiodo; y la frecuencia, que coincide con la correspondiente al movimiento vibratorio que la origina.Puesto que la longitud de onda está relacionada con la frecuencia mediante la expresión v= /T = ,es indiferente caracterizar una onda determinada mediante su longitud de onda o su frecuencia,siempre que se conozca su velocidad de propagación.

Se define la intensidad de un movimiento ondulatorio en un punto como la energía que atraviesa

perpendicularmente la unidad de superficie colocada en dicho punto en la unidad de tiempo; y la potencia de un movimiento ondulatorio como la energía que transporta la onda en la unidad de tiempo

o velocidad a la que se transmite la energía por medio de ondas. Ambas magnitudes están relacionadasmediante la siguiente expresión:

S

W

St

E I

donde E es la energía (J); S es la superficie (m2); t es el tiempo (s); W es la potencia (Vatios (W)) e I es laintensidad (W/m2).

De la expresión anterior se deduce que la intensidad depende de la distancia entre la fuente emisora

de la onda y el punto de medida o receptor (a mayor distancia la energía total debe repartirse entreuna superficie mayor) , mientras que la potencia NO depende de dicha distancia. Es decir, la potencia es

una característica del foco emisor , y en consecuencia no cambia con la distancia a la que se encuentreel receptor, mientras que la intensidad depende de las características del foco receptor , entre lascuales se encuentra la distancia.

La relación entre la intensidad y la distancia se deduce de la expresión que la define, llegando a laconclusión de que la intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al foco

emisor (en el espacio las ondas tienen forma esférica, siendo la superficie de la esfera 4R2). De lamisma expresión también se deduce que la intensidad de una onda es directamente proporcional al

cuadrado de su amplitud (la energía depende de la fuerza que origina el movimiento vibratorio, la cualdepende de la amplitud).

El ruido o contaminación acústica puede definirse como un sonido no deseado y molesto, una

sensación sonora desagradable que en determinadas situaciones puede causar alteraciones físicas y

psíquicas. El ruido es la contaminación más típicamente urbana, habiendo aumentado de formaespectacular en los últimos años, y afecta tanto a la salud como a la calidad de vida de los ciudadanospor las alteraciones que puede producir.

FUENTES DE RUIDO

Las fuentes de ruido más comunes en las grandes ciudades suelen clasificarse en 2 grupos:A. Fuentes externas a los edificios. Entre ellas se incluyen las siguientes:

- Tr ansport e (carretera, ferrocarril y aéreo). Es la fuente más importante de contaminaciónambiental acústica, estimándose que contribuye, aproximadamente, al 86% del nivel medio deruido (circulación de vehículos y tráfico aéreo 80%; tráfico por ferrocarril 6%).

- Obras públicas. Por ejemplo, un martillo neumático produce un nivel de potencia de 120dB(A), cercano al límite superior de intensidad sonora que soporta el oído humano.

- Actividades industriales. En este caso hay que distinguir entre contaminación ambiental

interna (que pueden sufrir las personas que se encuentran en el interior del lugar de trabajo) ycontaminación ambiental externa, cada una de las cuales está regulada en las distintas




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normativas; aunque ambas están originadas por la misma causa: las características de la

maquinaria de trabajo (desequilibrios, fricción, cojinetes, etc.). Se estima que contribuye,aproximadamente, un 10% al total de la contaminación acústica urbana.

- Actividades urbanas comunitarias donde se producen acumulaciones de personas, tales como

espectáculos deportivos, bares, teatros, etc. Su contribución es, aproximadamente, de un 4%al total de la contaminación acústica urbana.

B. Fuentes internas a los edificios. Entre las que se incluyen los impactos (pisadas, golpes, etc., quese transmiten a la estructura del edificio), los aparatos de radio y televisión, instrumentos musicales y

electrodomésticos (en los primeros el ruido se propaga a través del aire, mientras que el procedentede los electrodomésticos lo hace a través del aire y de la estructura del edificio), las instalaciones de

fontanería, calefacción, climatización, ascensores, etc.

Pero, en definitiva, el ruido es un sonido, el cual puede definirse como la sensación auditiva producida

en el ser humano por una onda acústica; definición de la que se deduce que éste tiene un doble

carácter: subjetivo y objetivo.Desde el punto de vista objetivo , el sonido es una onda acústica o sonora, que se caracteriza por seruna onda mecánica longitudinal ; es decir, se propaga mediante compresiones y dilataciones del medio,originando alteraciones de presión a través del medio material. Puesto que el sonido es una onda,puede caracterizarse mediante las propiedades físicas de las ondas (frecuencia, periodo, longitud de

onda, intensidad, potencia, etc.), de manera que los valores de algunas de estas propiedades o lasvariaciones de otras pueden ser detectadas tanto por el oído humano como por instrumentos.

La velocidad de propagación del sonido depende del medio de propagación, siendo mayor en los

sólidos que en los líquidos y mayor en éstos que en los gases, debido a la menor distancia entre losátomos que los forman y, en consecuencia, la mayor facilidad de propagación de las vibraciones. En el

caso de los sólidos y líquidos la velocidad de propagación depende de su estructura (rigidez,elasticidad, densidad, etc.); mientras que en caso de los gases depende de la presión y la temperatura(al aumentar la presión y la temperatura las moléculas o átomos que los forman chocan con mayorfrecuencia transmitiéndose más rápidamente la perturbación), tomándose como velocidad depropagación del sonido en el aire, a presión normal y a 20ºC, el valor de 340 m/s.

El oído humano es un detector de sonidos, es decir, un sistema capaz de transformar la energía

transportada por la onda sonora en otro tipo de energía, cuyo elemento fundamental es unamembrana o diafragma que vibra a la misma frecuencia que las ondas que percibe.

El oído humano detecta los cambios de presión que la onda sonora genera en el aire (compresiones y

dilataciones) por medio del tímpano (membrana que separa el oído externo del oído medio), quecomienza a vibrar; las vibraciones son recogidas y ampliadas por la cadena de huesecillos situadas en el

oído medio, hasta la ventana oval (membrana que separa el oído medio del oído interno); y en el oídointerno se convierten en impulsos nerviosos que transmitidos por el nervio auditivo hasta el cerebro,

donde son posteriormente procesados.

El oído es un detector excepcional puesto que puede captar una gran variedad de sonidos, pero para

que detecte las vibraciones producidas por la fuente sonora deben de cumplirse, desde el punto de vista

objetivo o físico, 2 condiciones:

1. La frecuencia de las vibraciones debe estar comprendida, teóricamente, entre 20 y 20000 Hz

(límites de audición o campo de audición). Aplicando este criterio de capacidad de sensibilidad del

oído, las vibraciones mecánicas que se transmiten por el medio elástico se clasifican en 3 tipos:




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- Infrasonidos u ondas subsónicas, cuando su frecuencia es inferior a 20 Hz aproximadamente.No producen sensación sonora en el ser humano y son generados por osciladores de grandesdimensiones, por ejemplo temblores de tierra.

- Sonidos u ondas sónicas, cuando su frecuencia se encuentra, aproximadamente, entre 20 Hz y

20.000 Hz aproximadamente (estos límites varían en función de la edad). Producen sensaciónauditiva en el ser humano, distinguiéndose entre graves, cuando la frecuencia es baja, yagudos, cuando la frecuencia es alta. Se pueden generar de distintas formas, por ejemplo porinstrumentos musicales.

- Ultrasonidos u ondas ultrasónicas, cuando sus frecuencias son superiores a 20.000 Hz. Noproducen sensación auditiva en el ser humano.

2. Dentro de los límites de audición o campo de audición (rango audible), la intensidad de los

sonidos, para cada frecuencia, debe estar comprendida entre ciertos valores. La intensidad más

baja que se puede oír para una frecuencia dada se denomina umbral de audición, es decir, el oído

no puede percibir un sonido de determinada frecuencia cuya amplitud sea inferior a cierto valor olímite mínimo, considerándose que en dicho umbral el nivel de sonoridad es cero; y la intensidad

máxima correspondiente al límite soportable para el oído se denomina umbral de dolor .

Para una onda armónica de 1000 Hz (dentro de los límites de audición o campo de audición, el oídopresenta una máxima sensibilidad para este valor de frecuencia, por lo que se toma como referencia)el umbral de audición corresponde a una intensidad de 10

-12W/m

2y el umbral de dolor se sitúa en,

aproximadamente, 1 W/m2; es decir, la intensidad fluctúa entre I0=10-12 W/m2 y aproximadamente I=1

W/m2, lo que significa que el oído humano puede detectar sonidos un billón de veces superiores a laintensidad umbral, (I= 1012 I0).

Debido a la gran amplitud de los valores de intensidad que puede detectar el oído humano, no serealizan medidas absolutas de esta magnitud sino que se comparan sus valores con otro tomado comoreferencia (umbral de audición) mediante una escala logarítmica. La escala se conoce como escala de

intensidad de umbral de audición humana, y el resultado se denomina nivel de intensidad , el cual secalcula mediante la siguiente expresión:

0

log10 I

I L I

donde LI es el nivel de intensidad sonora, que se mide en decibelios (dB); I es la intensidad de unsonido determinado (W/m2) e I0 es la intensidad umbral (10-12 W/m2), es decir, la intensidad de unsonido correspondiente a un nivel de intensidad de 0 dB

A partir de la expresión del nivel de intensidad sonora, puesto que la intensidad de un sonido está

relacionada con la potencia mediante la expresiónS

W

St

E I , se define el nivel de potencia

mediante la expresión0

log10W

W L

W , donde LW es el nivel de potencia sonora (dB); W es la potencia

de un sonido determinado (W) y W0 es la potencia umbral (10-12 W).

Por otra parte se puede comprobar que, a una distancia suficiente de la fuente de sonido para poderconsiderar las ondas de sonido como ondas esféricas, la intensidad está relacionada con la presión

mediante la siguiente expresiónv

p I

2

, donde I es la intensidad del sonido (W/m2); p es la presión




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del sonido (Pa), es la densidad del medio de propagación (Kg/m3), cuyo valor en el aire es 1,185Kg/m3 a 20ºC y presión normal; y v es la velocidad del sonido en el medio de propagación (m/s) (en elaire = 340 m/s);

y, por tanto, puede definirse el nivel de presión mediante la siguiente expresión:

2

0

2

log10 p

p L p

0

log20 p

p L p

donde Lp es el nivel de presión del sonido, que se mide en decibelios (dB); p es la presión de un sonidodeterminado (Pascales (Pa)), que se expresa mediante el valor cuadrático medio; y p 0 es la presiónumbral o de referencia; es decir, presión de un sonido correspondiente a un nivel de presión de 0 dB(niveles de presión inferiores a 25 dB no se encuentran normalmente excepto en habitacionesespecialmente construidas, como estudios de radiodifusión), cuyo valor se deduce de la expresión querelaciona la intensidad y la presión sustituyendo los datos correspondientes al aire a 20ºC y presiónnormal (p0= 2 10-5 Pa).

El nivel de potencia sonora es independiente del ambiente (depende únicamente de la fuente de

sonido), pero el nivel de presión sonora, al igual que el nivel de intensidad sonora, depende de la

potencia de salida de la fuente, de la trayectoria de trasmisión y de las características del ambiente en

la posición de medición.

De hecho el nivel de presión se atenúa con la distancia a la fuente emisora, las condicionesatmosféricas (temperatura, humedad y viento), las características superficiales del terreno (lassuperficies suaves, como hierba o grava, absorben energía sonora reduciendo el nivel de ruido, alcontrario que las superficies duras, como el agua y el hormigón, que la reflejan), las condicionestopográficas o la presencia de barreras entre la fuente y el receptor.

Puesto que todos los niveles de sonido se miden en la misma unidad (decibelio (dB)), siempre es

necesario especificar el tipo de nivel de referencia (de intensidad, de potencia o de presión) queacompaña a un valor determinado.

Es importante tener en cuenta que en el caso de analizar varias fuentes de sonido, debido a que losniveles de intensidad, de potencia o de presión sonoras son valores correspondientes a una escalalogarítmica, los niveles de sonido expresados en decibelios NO se pueden sumar o restar . Para calcular,por ejemplo, el nivel de intensidad total debido a la acción de n fuentes de ruido, cuyos niveles deintensidad son L1, L2, ...., Ln, actuaríamos de la siguiente manera:

Puesto que la intensidad total será la suma de las intensidades de todas las fuentes (

n

iiT I I

1 ),

el nivel de intensidad total será0

1

0

log10log10 I

I

I

I L

n

i

i

T I

Pero como i L

i I I 1,0

010 , la expresión del nivel de intensidad total será:

n

i

L

I i L

1

1,010log10

A partir de la relación entre la intensidad y la potencia y la intensidad y la presión, se deducen losvalores del nivel de potencia total y del nivel de presión total, que toman las siguientes expresiones:




7

n

i

L

W i L

1

1,010log10

y

n

i

L

pi L

1

1,010log10

(esta última expresión puede calcularse teniendo en cuenta que2

0

2

log10

P

P L T

p y puesto que

n

i

iT I I 1

, sustituyendodv

P I

2

se llega a la conclusión 2

1

2

i

n

i

T PP

).

Para analizar los sonidos es necesario distinguir entre sonidos puros (tonos puros), que son aquellosque tienen una sola frecuencia, para los cuales basta conocer el nivel de presión sonora y sufrecuencia; y sonidos complejos (de banda ancha), que están compuestos por una amplia gama defrecuencias (la mayoría de los ruidos están compuestos por este tipo de sonidos), para los cuales senecesita conocer los niveles de presión sonora de cada una de las frecuencias que lo componen, lo quese denomina análisis espectral (la representación de dichas frecuencias en función de su amplitud sedenomina espectrograma o espectro; estando formado el espectro de los sonidos puros de una única

línea espectral, correspondiente a su frecuencia, mientras que en el espectro de un ruido aparecennumerosas fluctuaciones aleatorias distribuidas en una amplia gama de frecuencias).

Para analizar los sonidos complejos, el método utilizado consiste en dividir la gama de frecuenciasaudibles en secciones o bandas, siendo las más características las bandas de octava (intervalocomprendido entre una frecuencia determinada y otra frecuencia igual al doble de la anterior (porejemplo 22-44 Hz y 1420-2840 Hz)) y las bandas de un tercio de octava (intervalo comprendido entre 2frecuencias que están en la relación 1,26), que se representan mediante las frecuencias centrales dedichas bandas, las cuales están normalizadas.

En función de su evolución en el tiempo, los sonidos (ruidos) se clasifican en:

- Continuos. Son sonidos ininterrumpidos cuyos niveles de presión sonora varían muy poco(menos de 5 dB) a lo largo del tiempo de observación (por ejemplo, un motor eléctrico).

- Intermitentes o transitorios. Son ruidos continuos de breve duración (segundos) cuyaintensidad sonora comienza y termina de manera brusca. En concreto, son sonidos continuosque duran más de 1 segundo pero que se interrumpen durante más de 1 segundo (porejemplo, el paso de un vehículo, la fresa de un dentista, etc.).

- Impulsivos. Son ruidos intermitentes que duran menos de 1 segundo (por ejemplo, unamáquina de escribir). Cuando estos ruidos alcanzan bruscamente su valor máximo deintensidad sonora, para lo cual se requiere un cambio del nivel de presión de 40 dB o más

durante 0,5 segundos, se denominan ruidos de impacto (por ejemplo, un disparo).

- Fluctuantes. Son sonidos cuyas frecuencias y los niveles de presión sonora varían con eltiempo de forma aleatoria (por ejemplo, el tráfico rodado).

Desde el punto de vista subjetivo , el sonido es la sensación sonora experimentada por el sujeto, debidaa la estimulación del nervio acústico por medio de los distintos órganos del oído. Desde este punto devista los sonidos se caracterizan y distinguen unos de otros por una serie de cualidades (sonoridad,

tono y timbre), las cuales para poder ser medidas deberán estar relacionadas con propiedades físicas

de las ondas.




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En el caso concreto de la contaminación acústica y los efectos que puede tener sobre el ser humanolas más importantes son aquellas relacionadas con las condiciones que deben cumplir las vibracionespara ser detectadas por el oído: el tono, que está relacionado con la frecuencia y permite distinguir lossonidos graves de los sonidos agudos; y la sonoridad , la cual se define como la cualidad por la que se

perciben los sonidos con mayor o menor fuerza, y permite distinguir los sonidos fuertes de los sonidos

débiles. La sonoridad está directamente relacionada con la distancia al foco emisor y con la amplitud de la onda sonora y, por tanto, con su intensidad (cuanto más se aleja la fuente sonora o el receptor,menos se oye, y cuanto menor es la fuerza origen de la vibración menor amplitud tiene ésta y menosse oye (cuanto menor sea el golpe sobre una campana menos se oirá)); pero también con la frecuencia (2 sonidos de igual intensidad y distinta frecuencia pueden ser percibidos de distinta manera).

Estudios realizados sobre gran número de oyentes normales ha permitido tabular un conjunto decurvas de igual sonoridad (curvas isofónicas) que indican, para cada nivel de sonoridad, el nivel sonorode los distintos tonos puros que producen la misma sensación sonora (el nivel de sonoridad se mide en

fonios: un sonido tiene un nivel de sonoridad de N fonios si, a juicio de un oyente normal, esigualmente intenso que un tono puro de 1000 Hz cuyo nivel de presión sonora sea N dB).

EJEMPLO 1: Un sonido cualquiera con un nivel de sonoridad de 40 fonios produce en el ser humano lamisma sensación sonora (es igual de intenso (fuerte o débil)) que un sonido de 1000 Hz de frecuencia y40 dB de nivel de presión sonora. Pero también produce en el ser humano la misma sensación sonora(es igual de intenso) que un sonido de 5000 Hz de frecuencia y 40 dB de nivel de presión sonora, o queun sonido de 7000 Hz y 50 dB, o que un sonido de 100 Hz y 60 dB.

EJEMPLO 2: Determinar las sensaciones sonoras equivalentes de un sonido con un nivel de sonoridadde 20 fonios para 1000 Hz, 5000 Hz, 10000 Hz y 100 Hz.

Un sonido con un nivel de sonoridad de 20 fonios produce en el ser humano la misma sensaciónsonora que un sonido de 1000 Hz de frecuencia y 20 dB de nivel de presión sonora, o que un sonido de

5000 Hz y 20 dB, o que un sonido de 10000 Hz y 30 dB, o que un sonido de 100 Hz y 50 dB.CURVAS DE SONORIDAD (ISOFÓNICAS)




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En la siguiente tabla se representan distintas fuentes de sonido junto con su nivel de intensidadaproximado y la sensación sonora producida en el ser humano (sonoridad).

FUENTE DE SONIDO NIVEL DE INTENSIDAD (dB) SONORIDAD (SENSACIÓNSONORA)

Umbral de audición 0

15 Apenas perceptible

Susurro suave 35 Muy suave

Conversación en voz baja 45-50 Suave

Conversación normal

Aspiradora

60

70

Moderada-Fuerte

Moderada-Fuerte

Tráfico pesado

Tornos, fresadoras

Claxon automóvil

80

85

90

Alta-Muy fuerte

Alta-Muy fuerte

Alta-Muy fuerte

Prensas, remachadoras, sierras

Laminadoras, música rock

Motocicletas sin silenciador

Trueno, martillos picadores

95

110

115

120

Muy alta-Demasiado fuerte




Motor a reacción (despegue de avión)

Motor de cohete

150

180

Dolorosa

Dolorosa

Debido a que la sensación sonora en el ser humano (sonoridad) depende tanto de la frecuencia comode la intensidad, los instrumentos de medida del sonido incorporan varias membranas o filtros

electrónicos (A, B, C y D), denominados redes de ponderación, que se corresponden con la respuestadel oído (en lugar de intensidad suele hablarse de presión pues son los cambios de presión los quedetecta el tímpano).

Se han establecido 2 redes principales de ponderación: A y C, siendo la red A la más importante puestoque es la que mejor pondera la molestia y el nivel de peligrosidad del ruido para el oído humano (enesta red se le da mayor importancia a los sonidos de frecuencias comprendidas entre 1000 y 5000 Hz,

es decir, los límites para los cuales el oído humano es más sensible). A los niveles de sonido medidos por medio de esta red A se les denomina dB(A) o dBA y habitualmente se les llama niveles sonoros.

La medida de los niveles de ruido tiene gran importancia, tanto desde el punto de vista sanitario, porlos efectos sobre la salud del ser humano, como desde el punto de vista medioambiental . En el ámbito

medioambiental muchos proyectos necesitan conocer el nivel de ruido previsto en el área circundante(la UE exige un estudio de impacto ambiental , dentro del cual va incluido el impacto sonoro, paradeterminados proyectos); y, además, una vez identificadas las fuentes de ruido, sus valores se utilizanpara elaborar mapas de ruido, donde se representan sobre el plano de la zona o actividad estudiada los

valores de los ruidos mediante líneas de nivel de ruido (líneas de igual presión sonora o isófonas) o

mediante áreas de distinto color o textura de malla en función de los niveles de ruido ; de forma que

esta representación permite tener una visión global y rápida del área objeto de estudio pudiendoclasificar y dividir dicho área en diferentes sectores, cada uno de los cuales puede ser aceptable o no,desde el punto de vista medioambiental del ruido, para determinados proyectos.




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En el ámbito sanitario, debido a que los ruidos varían frecuentemente en el tiempo, se han establecidounos criterios que permiten cuantificar los niveles de ruido cambiantes teniendo en cuenta el tiempo de

duración de los sonidos. El criterio más usado es el nivel continuo equivalente ponderado A, que seexpresa mediante:

dt

T dt

pt p

T L T LT

Aeqi

0

1,0

0 2

0

2

101log10)(1log10

La expresión anterior se utiliza cuando la metodología de muestreo es continua y en ella T es el periodode tiempo durante el cual se calcula LAeq; p(t) es la presión sonora instantánea ponderada en A y po esla presión sonora de referencia (2x105 Pa). Si la metodología del muestreo es discreta, la expresiónanterior toma la forma

i

n

i

L

Aeq t T

L i

1

1,010

1log10 ;

donde n es el número de muestras; L i es el nivel sonoro en la muestra i; ti es la fracción de tiempototal.

Frecuencia.- se define como la inversa de la longitud de onda (distancia de dos puntos que se repiten).f= 1 /

Intensidad del sonido.- la potencia por unidad de superficie, que está relacionada con la presión a laque da lugar. I= P / Swatios / m2.

LA TRANSMISIÓN DE LA ONDA.

En la práctica lo que se mide es la presión eficaz del sonido de manera que la presión media audiblesería Po= 2x10-4 microbares y la máxima soportable sería Pmáx= 200 microbares. Para facilitar elmanejo de un margen tan amplio de presión se utiliza una escala logarítmica y se define el nivel depresión sonora

NPS= -log (P /Po) decibelios (dB)

De hecho la medida de ruido se realiza con instrumentos llamados sonómetros que detectan los

niveles sonoros en dB y que poseen una serie de filtros que permiten compensar la sensibilidadauditiva con la frecuencia.

Existen tres tipos de filtros:

Filtro A.- es el más utilizado porque permite simular el rango de frecuencias audible por el serhumano, dBA.

Filtros B y C.- que se reservan para medir niveles sonoros pico o máximos dBB o dBC.




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EFECTOS DEL RUIDO

Traumatismo acústico agudo. Acúfenos. Hipoacusia.

Sordera. Otros:

Daños sobre el resto del organismo. Daños psicosociales.

Traumatismos acústicos agudos.- son efectos irreversibles sobre el oído generalmente provocados porla rotura del tímpano como consecuencia de la exposición a ruidos repentinos e intensos.

Acúfenos.- sensaciones de zumbidos en el oído por exposición a determinadas frecuencias nocivaspara el hombre.

Hipoacusia.- pérdida o deterioro permanente de la capacidad auditiva por exposición a ruidoscontinuos y prolongados.

Sordera.- incapacidad permanente de percibir la mayoría de los sonidos.

En cuanto a los otros efectos sobre daños sobre el resto del organismo son daños que producengeneralmente a largo plazo sobre distintos órganos; por ejemplo, trastornos del aparato digestivo,trastornos respiratorios y cardiovasculares, todo ello puede provocar alteraciones visuales, trastornosdel sueño, irritabilidad y estrés; y en cuanto a daños psicosociales consiste en dificultades decomunicación entre las personas que generan situaciones de riesgo, alteración de la capacidad detrabajo y comportamientos antisociales.

En general existen efectos auditivos y no auditivos entre los primeros, la pérdida de audición porniveles sonoros muy altos o ruidos intensos que pueden llegar a romper el tímpano o a dañarestructuras del oído medio o del oído interno.Por otro lado, las exposiciones prolongadas a ruidos intensos pueden llegar a destruir las célulasciliadas del oído interno dependiendo sobre todo de la frecuencia del sonido.

Para determinar el nivel de pérdida de audición se realizan audiometrías, que sirven para determinarlos intervalos de frecuencias donde se produce pérdida de audición.

Otro efecto auditivo es el dolor provocado en el oído por grandes presiones acústicas de manera que

en el límite del dolor se puede llegar a romper la membrana del tímpano, para una persona normal ellímite del dolor se sitúa en 170dB, aunque si existe inflamación este umbral puede bajar hasta 80 ó90dB.Rango de Audición Normal 20-170dB.

EVALUACIÓN DEL RUIDO

La evaluación del ruido consiste en valorar el nivel de exposición de las personas afectadas mediantemediciones periódicas determinando el nivel continuo sonoro equivalente, que sería el nivel sonoroque de forma continua equivale a la misma energía sonoro que produce un ruido fluctuante que hayaexistido en dicho lugar durante un tiempo determinado, de esta manera el nivel sonoro diario

equivalente (Leqd) es el promedio del nivel sonoro soportado por una persona durante una jornada de8 horas.




12

Además del Leqd hay que tener en cuenta los niveles pico o máximo que son valores obtenidos endeterminados momentos en los que el ruido se dispara en función de estos valores la legislacióndetermina que se deben tomar una serie de medidas para la protección contra el ruido; por ejemplo,para niveles equivalentes diaria mayores 80dB o Lpico mayores 135dB son necesarios protectores

auditivos y revisiones periódicas cada 3 años. Si se superan los 90dB son obligatorios controlesmédicos anuales y a partir de 85dB los protectores auditivos son obligatorios.

2.2. VIBRACIONES

Se denomina vibración al movimiento oscilatorio de una partícula o de un cuerpo alrededor de unaposición que se toma como referencia. Una vibración se caracteriza por su frecuencia o número deoscilaciones o ciclos que realiza el sistema o partícula en un segundo (se mide en Ciclos/s o Hertzios(Hz)), y por su amplitud o distancia máxima existente entre la partícula o cuerpo y la posición dereferencia (se mide en metros). El movimiento vibratorio más sencillo es el denominado movimiento

armónico simple (m.a.s.), que se corresponde con el movimiento de un cuerpo sometido a una fuerzadirigida hacia un punto fijo (O) y cuyo módulo es directamente proporcional a la distancia a dichopunto (matemáticamente dicha fuerza se representa mediante la expresión F = -kx, donde k es unaconstante de proporcionalidad y x es la distancia del cuerpo al punto origen en cualquier instante).

En este tipo de movimiento se denomina elongación (x) a la distancia del cuerpo al punto en cualquier

instante; amplitud (A) a la elongación máxima (ambas magnitudes se miden, en el S.I., en metros);periodo (T) al tiempo que tarda el cuerpo en realizar una oscilación completa, es decir, “una ida y una

vuelta pasando por todos los puntos” (se mide, en el S.I,. en segundos); y frecuencia (f,) al número deoscilaciones efectuadas en la unidad de tiempo (se mide, en el S.I., en ciclos/s o Hertzios (Hz)). Lafrecuencia se relaciona con el periodo mediante la expresión f= 1/T, y el ser humano percibe lasvibraciones, al estar en contacto con un cuerpo que vibra, hasta un valor de 1000 Hz (por encima deesta frecuencia el movimiento se percibe como continuo). Además, las vibraciones también puedenpercibirse como sonidos.

El origen de todas las vibraciones que se pueden identificar en un sistema mecánico elemental son lasfuerzas internas o externas a que está sometido, las cuales generan distintas perturbaciones

(vibraciones) en las partículas que lo constituyen. Para el caso particular de un sistema sometido a unmovimiento armónico simple, las expresiones de las magnitudes que permiten determinar su estadodinámico (desplazamiento, velocidad y aceleración) se deducen de manera sencilla estudiando dicho

movimiento como la proyección de un movimiento circular uniforme de velocidad

22

T

sobre un diámetro, y son las siguientes:

f t Asen x 2 ;

f t fAv 2cos2 ;

x ft Asen f a222

422

O




13

donde x es el desplazamiento; v la velocidad; a la aceleración; A la amplitud y f la frecuencia.

En las expresiones anteriores se observa que en el instante en que la elongación es máxima A x , la

aceleración solo depende del valor de la frecuencia (el resto de términos son constantes), por lo queesta magnitud se utiliza en la medida de las vibraciones.

El estudio de las vibraciones complejas puede realizarse mediante distintas técnicas, una de las cualeses el análisis en frecuencia, que tiene por objeto descomponer una señal compleja en componentesmás sencillas que permitan su estudio y análisis de forma más simple. Esta técnica se basa en ladescomposición por series trigonométricas de Fourier (transformada de Fourier), que permitedescomponer un movimiento periódico que no responde a la ecuación sinusoidal del movimientoarmónico, en una suma de funciones sinusoidales (armónicos) cuyas frecuencias son múltiplos enterosde la fundamental (frecuencia del movimiento original).

Las fuentes de vibraciones más comunes son los sistemas mecánicos, tanto domésticos comoindustriales; es decir, electrodomésticos, máquinas, etc.

Las vibraciones son movimientos periódicos de partículas alrededor de un punto de equilibrio aintervalo de tiempo sucesivos de la misma duración. En seguridad e higiene laboral se clasifica lasvibraciones según la parte del cuerpo afectada y su frecuencia.

Parte del Cuerpo

Mano-brazo.- son las vibraciones producidas por herramientas manuales rotativas o percusión;ejemplo, martillo neumático.

Cuerpo entero.- son las producidas por vehículos industriales; como, camiones, tractores,… Frecuencia

Muy baja < 2Hz.- se producen por movimiento de balanceo que pueden provocar alteraciones delequilibrio, náuseas, mareos; ejemplo, movimiento de un barco.

Baja 2 – 20Hz.- son las que producen martillos, tractores, excavadoras, que provocan oscilaciones deltronco y la cabeza pudiendo alterar el sistema músculo-esquelético, visual o digestivo.

Alta 20 – 1.000Hz.- son las provocadas por martillos neumáticos, tornos,… y los efectos son

alteraciones de las articulaciones y las alteraciones motoras.

2.3. ULTRASONIDOS

Sonidos de frecuencias superior a la frecuencia audible por el hombre, más de 16.000Hz y no sepropagan por el vacío, se utilizan mucho en la industria de dispositivos de seguridad y en medicinacuando se absorben ultrasonidos por el organismo se originan zonas de alta y baja presión fenómenodenominado cavitación y como consecuencia la energía se transforma en calor.

La exposición a ultrasonidos afecta sobre todo a la percepción auditiva y además provoca náuseas,cefaleas,… sin embargo comparado con otro tipo de contaminación atmosférica los efectos de losultrasonidos sobre la población general son prácticamente nulos.




14

3. RADIACIONES

En la naturaleza existen algunos elementos químicos capaces de desintegrarse y producirradioactividad natural. Teniendo en cuenta la naturaleza de la radiación, existen dos tipos:

Electromagnéticas.- propagaciones ondulatorias de energía eléctrica y magnética caracterizadas poruna longitud de onda y frecuencia.

Corpusculares.- propagaciones de partículas sobre todo electrones, neutrones y núcleos de helio,normalmente de gran velocidad pero siempre menor que las electromagnéticas.

Ondulatorias oelectromagnéticas

Rayos xRayos γ

CorpuscularesPartículas AlfaPartículas BetaNeutrones

Rayos X

Se producen por reacciones o interacciones de las capas electrónicas de los átomos y se puedencontrolar a través de los aparatos que las producen y son capaces de propagarse sin necesidad de unsoporte material.

Rayos Gamma

Se producen por reacciones de los núcleos inestables de los átomos cuando vuelven a su estadonormal de haber sido excitados y tienen un poder de penetración muy elevado, son radiacioneselectromagnéticas de la misma naturaleza que los “X” pero de menor que las “ ” pudiendo atravesar

el cuerpo humano.

Las partículas Alfa

Son núcleos de helio con 2 protones y 2 neutrones entonces el número másico (Z) es 4 neutrones másprotones y número atómico (A) es 2, tienen un poder de penetración muy bajo, como son pesados ytienen una masa elevada cuando chocan con la materia, pierden la energía ionizando los átomos.

Las partículas Beta

Son electrones de la zona de influencia del núcleo emitidos a gran velocidad, su masa es prácticamentenula, posee carga negativa y un poder de penetración escaso, en el hombre pueden traspasar la pielpero no el tejido subcutáneo. Existen también beta positivas son partículas de masa despreciable ycarga equivalente a la de un protón.

Neutrones

Son los que forman el núcleo junto con los protones que no tienen carga y su poder de penetración eselevada. Proceden de reacciones de reacción de fisión o reacciones nucleares con otras partículas

excepto en agua y hormigón.




15

Si tenemos en cuenta la capacidad de las radiaciones para ionizar la materia, es decir de transformarun elemento neutro en un elemento con carga, existen radiaciones ionizantes y/o no ionizantes.

No ionizantes.- radiación visible, UV, IR (infrarroja), MO (microondas).

Ionizantes.- son las capaces de excitar electrones; alfa, beta, neutrones, rayos “x” y “γ”.

Poder de ionización Poder penetranteAlfaBeta

NeutronesRayos xRayos γ

En cuanto a las radiaciones electromagnéticas podemos clasificarlas en función de su frecuencia através del espectro electromagnético:

REGIÓN DEL ESPECTRO FRECUENCIA EJEMPLOS

ELF (frecuenciaextremadamente baja)

0-30HzRadiaciones líneas

eléctricas, monitores PC

Ondas de Radio 30- 300HZEmisiones de radio y

soldaduraMO (Microondas) 300HZ- 300GHz Telefonía móvil, radares

IR (Infrarrojos) 300GHz- 400THz Aparatos IR (horno),

Visible 400THz- 750THzlámparas germicidas,

soldadura autógena y deUV 750THz- 1660THz arco, cabinas solares

Una radiación está compuesta por ondas electromagnéticas formadas por la existencia simultánea deun campo eléctrico y un campo magnético perpendiculares entre sí y ambas perpendiculares a ladirección de propagación.

De esta forma las intensidades de los campos eléctricos y magnéticos varían de forma sinusoidal con lafrecuencia característica de la onda, el ciclo de estas variaciones se repite cada cierto tiempodenominado periodo a este tiempo y la longitud de un ciclo se le denomina longitud de onda. Larelación entre longitud de onda y frecuencia es la siguiente.

= C/f y T= 1/f




16

E=h*f , donde “h” es la constante de PLANCK.

Actualmente se acepta que los conceptos de onda o partícula no son excluyentes, al contrario, todo loque existe en la naturaleza tiene carácter dual, es decir, de onda y partícula simultáneamente (teoríadual de la materia o hipótesis de De Broglie). Esta teoría establece la relación entre la partícula

(caracterizada por su cantidad de movimiento (masa (m) y velocidad (v)) y la onda asociada(caracterizada por su longitud de onda, ) mediante la expresión:

mv

h

donde h es una constante denominada constante de Planck (h= 6,63 10-34 J s). De la expresión anteriorse deduce que el hecho de considerar algo de lo que existe en el Universo como onda o partículadepende de las características que predominen (por ejemplo un camión, al tener una masa grande, lalongitud de la onda asociada es muy pequeña por lo que tiene un tratamiento de partícula, pero unelectrón, que tiene una masa muy pequeña y, por tanto, la longitud de onda asociada ya es apreciable,

puede tratarse como una onda o como una partícula y, de hecho, se comporta de una u otra maneraen función de las circunstancias.Otro ejemplo es la luz, la cual fue considerada como onda hasta que Einstein demostró que sucomportamiento en ciertos casos (efecto fotoeléctrico) no podía explicarse a no ser que se laconsiderase en dichos casos como partícula). Es decir, en el caso de la luz, las partículas subatómicas(por ejemplo electrones), etc., no predomina ninguna de las 2 características por lo que se utilizan losnombres de ondas o partículas indistintamente y, en general, el nombre de rayos o radiaciones parareferirse a ellos.

Teniendo en cuenta lo anterior, las radiaciones se clasifican en:

Radiaciones u ondas electromagnéticas (REM). En ellas predomina el carácter ondulatorio y secaracterizan por ser ondas transversales que se propagan a través del vacío (NO necesitan un mediomaterial para propagarse a diferencia, por ejemplo, de las ondas de sonido) y porque, además, lohacen, en este medio, a velocidad constante de 300.000 m/s (por ejemplo las ondas de radio, luz, etc.).Se identifican por su frecuencia o por su longitud de onda (ambas están relacionadas mediante laexpresión c=/T=), donde c es la velocidad constante de propagación en el vacío.

Todos los tipos de radiaciones u ondas electromagnéticas, se agrupan formando el espectroelectromagnético y tienen una energía que viene dada por la expresión E= nh (n es un númerocuántico que solo puede tomar valores enteros y positivos, h es la constante de Planck y es lafrecuencia de la radiación).

Es decir, la energía se emite (y se absorbe) en forma de "paquetes" de energía de valoresdeterminados (cuantos de energía) y, por tanto, no puede tener cualquier valor, lo que se expresadiciendo que la energía es una magnitud cuantizada (solo puede tomar valores que sean múltiploentero de una cantidad determinada).

De lo anterior se deduce que la energía mínima, que corresponde a n=1 (un cuanto) será E= h, ycualquier cuerpo que absorba o emita energía en forma de radiación electromagnética lo hará encantidades h, 2h, 5h, pero nunca 1,7h o 3,5h, donde será la frecuencia de la radiaciónabsorbida o emitida.

Las ondas electromagnéticas son generadas por cualquier carga eléctrica acelerada (cambio de rapidez

o de dirección) y pueden definirse como la propagación simultánea de un campo eléctrico y magnético(campo electromagnético) por el espacio; es decir, cualquier carga eléctrica acelerada emite energía




17

en forma de ondas electromagnéticas.

Las ondas electromagnéticas (energía) pueden ser absorbidas, reflejadas o transmitidas por la materia,dependiendo su grado de absorción, reflexión o transmisión de su frecuencia y de la naturaleza delmaterial con el que interactúan.

Frecuencia (Hz) Tipo de

radiaciónEnergía Longitud de onda

1022

1020

1018

1016

1019

1021

1017

1011

1010

1012

1013

1015

1014

Rayos gamma

NO

IONIZANTES

Rayos X

Microondas

Infrarrojo (IR)

Visible

108

109

107

Radiodifusión

TV FM

103

Radiofrecuencia

102

ELF

105

104

106

Ultravioleta (UV)

IONIZANTES

107

5

3

10

4

106

102

10-4

10-5

10-3

10-2

1

10-1

10-7

10-6

10-8

10-12

10-10

10-11

10-9

10-13

10-11

10-9

10-7

10-10

10-12

10-8

10-2

10-1

10-3

-4

10-6

-5

10

102

106

104

105

103

Unidad X

Angstrom

Nanómetro

Centímetro

Micra

Kilómetro

Metro

12,4 eV

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO




18

Espectro de radiaciones electromagnéticas

Radiaciones corpusculares. En ellas predomina el carácter corpuscular debido a que tienen masaapreciable.

Ambos tipos de radiaciones siempre han existido en la Naturaleza, ya que proceden de los cuerposestelares (Sol, estrellas) y, a nivel terrestre, de las reacciones nucleares que se producen en su interior,pero el desarrollo tecnológico actual (centrales nucleares y medicina nuclear principalmente) hace quecada vez tengan más importancia las fuentes antropogénicas.

Aparte de la clasificación en radiaciones electromagnéticas y corpusculares, las radiaciones seclasifican en radiaciones no ionizantes y radiaciones ionizantes.



Contaminación Atmosférica Tema 4.- Contaminación Energética o física

19

3.1. RADIACIONES NO IONIZANTES: CARACTERÍSTICAS GENERALES, FUENTES

EMISORAS, UNIDADES DE MEDIDA.

Las radiaciones no ionizantes se caracterizan porque al incidir sobre la materia le transmiten energía,pero NO son capaces de arrancarle electrones, es decir, NO son capaces de ionizarla. Todas lasradiaciones de este tipo son radiaciones u ondas electromagnéticas de baja frecuencia y, en el caso deque sean absorbidas por la materia, puesto que en su propagación en cada punto de su trayectoriacrean un campo electromagnético, pueden actuar sobre los cuerpos que se encuentran en susproximidades generando corrientes inducidas en ellos o cediéndoles la energía que transportan, lacual suele manifestarse, principalmente, en forma de calor. Para su estudio suelen dividirse en 2grupos: radiofrecuencias (RF) y microondas (MO), y radiaciones ópticas (infrarrojo (IR), visible yultravioleta (UV)).

A. Radiofrecuencias (RF) y microondas (MO). Las radiofrecuencias son producidas por

corrientes oscilantes y se caracterizan porque su longitud de onda es muy alta (está comprendidaentre varios kilómetros y unos pocos centímetros), por lo que su frecuencia es pequeña, oscilandoentre unos pocos Hz (ELF o frecuencias extremadamente bajas) y 300 MHz (VHF o frecuencias muyaltas), por lo que, en consecuencia, son radiaciones poco energéticas; mientras que las microondasson producidas por vibraciones de las moléculas y se caracterizan por tener una longitud de ondamenor y, por tanto, mayor frecuencia (frecuencias comprendidas entre 300 MHz (UHF o frecuenciasultra altas) y 300 GHz (EHF o frecuencias extremadamente altas) y mayor energía que las RF.

Fuentes naturales y antropogénicas.

Las fuentes naturales de RF y MO son el espacio exterior (Cosmos) y la propia Tierra (movimiento de

cargas eléctricas entre nubes o entre las nubes y la superficie terrestre, giro del núcleo sólido de hierrode la Tierra, etc.); mientras que las fuentes artificiales o antropogénicas proceden del campo de lastelecomunicaciones (radio, televisión, etc., las RF, y radioastronomía, radar, etc., las MO) y deprocesos industriales, actividades médicas y científicas, e incluso domésticas, relacionadas con el usode la corriente eléctrica (industrias de generación de energía eléctrica, industrias que utilizan elevadascantidades de energía eléctrica (electrolisis, etc.), comercio (iluminación, etc.), medicina (radiología,RMN, etc.), transporte y comunicaciones, investigación, hogar (electrodomésticos, etc.), trabajo, etc.).

Magnitudes y unidades.

Puesto que en su propagación cambian las propiedades del espacio por el que se propagan, es decir,en cada punto de su trayectoria crean un campo electromagnético, sus valores se determinan, en el

ámbito de la técnica, mediante el valor del campo eléctrico, expresado en voltios/metro (V/m), y delcampo magnético, expresado en Teslas (T); y en el campo de la salud mediante las siguientesmagnitudes, principalmente:

Densidad de corriente. Corriente que fluye por una unidad de sección transversal perpendicular a ladirección de la corriente, en un conductor volumétrico, como puede ser el cuerpo humano o parte deéste, expresada en amperios/metro cuadrado (A/m2).

Densidad de potencia. Potencia radiante que incide perpendicular a una superficie, dividida por elárea de la superficie, expresada en vatios/metro cuadrado (W/m2). Se utiliza para frecuencias muyaltas, donde la profundidad de penetración en el cuerpo es baja.




20

Índice de absorción específica de energía (SAR, «specific energy absortion rate») o Tasa de Exposiciónespecífica (TAE). Potencia absorbida por unidad de masa de tejido corporal, cuyo promedio se calculaen la totalidad del cuerpo o en partes de éste, expresada en vatios/kilogramo (W/kg). El SAR decuerpo entero se utiliza para relacionar los efectos térmicos adversos con la exposición a las emisiones

radioeléctricas, mientras que los valores SAR locales son necesarios para evaluar y limitar unadeposición excesiva de energía en pequeñas partes del cuerpo como consecuencia de unascondiciones especiales de exposición.

Penetración de las RF-MO en medios biológicos

Bandas establecidas según lascaracterísticas de absorción

Frecuencia(MHz)

Profundidad de penetración(cm)

Músculos,piel y

tejidos conalto

contenidoen agua

Grasa,huesos y

tejidos conbajo

contenidoen agua

Banda de sobresonancias

f < 30 MHz

Domina la absorción superficial enel cuerpo pero no en cuello ypiernas. La absorción decrecerápidamente con la frecuencia

1

10

27,12

91,30

21,60

14,30

-

-

159,00

Banda de resonancias

30 MHz < f < 400 MHz

La absorción es alta debido aresonancias del cuerpo entero (70MHz), o parciales como la cabeza(400 MHz)

40,68

100

200

300

11,20

6,66

4,79

3,89

118,00

60,40

39,20

32,10

Banda de puntos calientes

400 MHz < f < 2000 MHz

Se produce absorción localizadapor resonancias o por enfoquecuasi-óptico del campoelectromagnético incidente. Eltamaño varía entre 1 y varios cm.

433

750

915

1500

3,57

3,18

3,04

2,42

26,20

23,00

17,70

13,90

Banda de absorción superficial

2 GHz < f < 300 GHz

La energía se disipa en la superficiedel cuerpo de forma similar a lasradiaciones infrarrojas

2450

3000

5000

5300

1,70

1,61

2,78

0,72

11,20

9,74

6.67

5,24




21

8000

10000

0,41

0,34

4,61

3,39

B. Radiaciones ópticas. Están formadas por las radiaciones electromagnéticas comprendidasentre las microondas (=10-3 m) y los rayos X (=10-11 m), las cuales se agrupan en 3 tipos:- Radiación infrarroja (IR). Comprende la banda de mayores longitudes de onda de los denominadoscampos electromagnéticos ópticos o radiaciones ópticas (entre =10-3 m y =10-6 m), siendo, portanto, la de menor frecuencia (1011-1014 Hz) y, en consecuencia, de menor energía. Es invisible para elojo humano y es emitida por todos los cuerpos calientes (radiación térmica) debido a vibraciones delos átomos que los forman, por lo que se usa en técnicas de visión nocturna, seguimiento de incendiospor satélite, detección de zonas de diferente temperatura, etc.

- Radiación visible. Comprende una estrecha banda de longitudes de onda entre 7,3 10 -7m (730 nm) y

3,8 10-7

m (380 nm), siendo, por tanto, de mayor frecuencia (1014

Hz) y energía que la IR.. Se producenpor saltos electrónicos entre niveles atómicos y moleculares, es visible para el ojo humano y se divide,en zonas o colores que, de mayor a menor longitud de onda (menor a mayor frecuencia) son: rojo,naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta. Las longitudes de onda que corresponden a los distintoscolores son las siguientes:

Rojo: 7.500-6.200 Å (750-620 nm) Naranja: 6.200-5.900 Å (620-590 nm) Amarillo: 5.900-5.700 Å (590-570nm) Verde: 5.700-4.900 Å (570-490 nm) Azul: 4.900-4.300 Å (490-430 nm)

Violeta: 4.300-4.000 Å (430-400 nm)

La luz que normalmente se percibe es la denominada luz blanca, que es una mezcla de todos loscolores, es decir, de radiaciones visibles de todas las frecuencias; pero puede descomponerse en losdistintos colores al hacerla incidir sobre una superficie de separación de 2 medios físicos distintos(prisma, gotas de agua, etc.); obteniéndose lo que se denomina espectro óptico visible (arco iris).

- Radiación ultravioleta (UV). Comprende la banda de menores longitudes de onda (entre =10-7 m y=10-9 m), siendo, por tanto, la de mayor frecuencia (1015-1017 Hz) y energía (es tan energética que lavida en la Tierra sería imposible si la atmósfera no fuese capaz de absorberla prácticamente en sutotalidad, de la procedente de la radiación solar). Es invisible para el ojo humano y es emitida, al igualque la radiación IR, por cuerpos a elevadas temperaturas (radiación térmica) debido a saltoselectrónicos entre átomos y moléculas excitados, utilizándose en diversos campos (esterilización,investigación, etc.). Este tipo de radiación suele dividirse en 3 tipos, según su longitud de onda ofrecuencia (energía), denominadas UVA, blandas o próximas, las de mayor longitud de onda (hasta=300 nm o 3x10-7 m) y, por tanto menor frecuencia y energía; UVB o medias, las de longitud de ondacomprendida entre 300 y 200 nm aproximadamente (3x10-7 m-2x10-7 m ), de frecuencia y energíaintermedia; y UBC, duras o lejanas, las de longitud de onda menor de 200 nm aproximadamente, demayor frecuencia y energía.

La fuente natural de emisión de radiación electromagnética óptica es el Sol, si bien a la cortezaterrestre no llega toda la radiación emitida puesto que parte de ella es reflejada por la atmósfera(radiación IR) y otra es absorbida por ella (la capa de ozono absorbe radiación UV, principalmenteUVC).




22

Las fuentes antropogénicas de emisión de radiación electromagnética óptica son, fundamentalmente,los sistemas de iluminación (lámparas o luminarias), los cuales, además de emitir luz visible, emitencantidades variables de radiación IR y UV en función de sus características (las lámparasincandescentes, en las que la luz es generada por calentamiento de un sólido que es atravesado por

una corriente eléctrica, emite IR; mientras que las lámparas luminiscentes, en las que la luz esgenerada por determinados materiales (principalmente gases) al ser excitados mediante una corrientede electrones (cuando se produce emisión de luz visible directamente como consecuencia de laexcitación se habla de luminiscencia; mientras que cuando la luz visible emitida procede de unmaterial que absorbe la radiación original (principalmente UV) y la emite al desexcitarse, se habla defluorescencia), emite UV). Otras fuentes antropogénicas son la industria donde se alcanzan elevadastemperaturas, como la industria metalúrgica y del vidrio (IR) y la soldadura al arco eléctrico (UV), losaparatos de producción de rayos UVA, las pantallas de visualización (visible) y, en menor cantidad, lainvestigación, medicina, etc.

3.2. RADIACIONES IONIZANTES

Z= 23A=11

Cuando un núcleo emite una partícula alfa, su número másico se reducen en 4 unidades y el atómicoen 2 y este proceso va acompañado de la emisión de una gran cantidad de energía.

En el caso de emisión de una partícula Beta, su número másico permanece invariable y el atómicoaumenta una unidad.

Si se emite una partícula Beta positiva, el número másico permanece constante y el atómicodisminuye una unidad.

En cualquier radiación electromagnética la frecuencia será el número de longitud de onda que pasapor un punto en unidad de tiempo, las unidades son s-1.

La longitud de onda será la distancia entre dos puntos en fase, es decir, dos puntos consecutivos en lamisma posición, se puede expresar entre nmkm.

La energía se mide en unidades eV de manera que las radiaciones no ionizantes poseen una energíamenor de 12eV. Se adopta el valor 12,4eV como el límite a partir del cual la radiación es ionizante.Aunque las radiaciones no ionizantes no tienen suficiente energía pueden inducir corrientes eléctricasen la materia, lo que provoca s calentamiento y aunque existen dudas no está demostrada unarelación causa-efecto entre exposición a campos electromagnéticos y enfermedades cancerígenas.

Las sustancias radiactivas son aquellas que pueden emitir energía de forma continua ya sea departículas alfa o beta o rayos gamma pero además cuando estas radiaciones inciden sobre la materiapueden dar lugar a emisión de rayos x o neutrones.




23

Los rayos gamma y los rayos x están formados por fotones que son ondas que se comportan comopartículas, cuanto más corta sea la longitud de onda del fotón mayor será su energía y por eso losrayos gamma son los más energéticos, por su pequeña longitud de onda.Los rayos beta positiva tienen también gran poder de ionización y pueden atravesar la epidermis.

La radiación gamma consiste en fotones electromagnéticos emitidos por un núcleo cuando pasa de unestado excitado a otro de menos energía. Tiene una longitud de onda muy pequeña y por tanto sonmuy energéticos, por lo que se les considera peligrosos. Los rayos x, son similares pero con longitud deonda mayor que los gamma, se originan en la corteza del átomo por acción de electrones rápidos y suenergía es superior a 10eV, se pueden generar artificialmente mediante tubos catódicos y se propaganen línea recta cuando llegan a la materia irradiada ésta se convierte en emisor secundario de rayos x.

Los neutrones forman junto con los protones el núcleo del átomo, se generan en procesos de fisión delos núcleos y cuando un cúcleo captura un neutrón emite rayos gamma. Los neutrones másenergéticos son los del átomo de berilio, cuando se bombardean con partículas alfa.

Pero también existen neutrones lentos llamados térmicos, __ intermedios y __ rápidos.

Las radiaciones ionizantes se caracterizan porque al incidir sobre la materia son capaces de arrancarelectrones ionizándola (ruptura de la neutralidad eléctrica de los átomos). Suelen dividirse enondulatorias y corpusculares, aunque debe tenerse en cuenta la naturaleza dual de toda la materia, yproceden principalmente (excepto los rayos X) de la radiactividad emitida tanto en los procesosnaturales como en las aplicaciones industriales, de investigación y médicas que utilizan fuentesradiactivas o reacciones nucleares. Comprende los rayos X, rayos gamma, partículas alfa, partículasbeta, electrones, protones y neutrones.

Rayos X. Son debidas a oscilaciones de los electrones próximos al núcleo de los átomos y su frecuenciaestá comprendida entre 1017 y 1019 Hz, por lo que son radiaciones muy energéticas.

El resto de radiaciones se produce en los fenómenos de radiactividad, naturales o artificiales, por loque es conveniente estudiar las características principales de este concepto.

Radiactividad. La radiactividad consiste en una manifestación energética de la inestabilidad de ciertosnúcleos atómicos, la cual se manifiesta mediante la emisión de radiaciones ionizantes(electromagnéticas o corpusculares).

Los átomos están formados básicamente por protones, neutrones y electrones, de tal manera que losprimeros (protones y neutrones) se encuentran en su parte central, denominada núcleo, por lo que amenudo se les conoce como nucleones (el número de nucleones de un núcleo se denomina númeromásico y se representa por A), mientras que los electrones se encuentran fuera de esta zona, en ladenominada corteza electrónica. La diferencia básica entre estos componentes de los átomos es sucarga eléctrica ya que mientras los protones tienen carga positiva, los neutrones no tienen carga y loselectrones poseen carga negativa, de manera que en un átomo siempre se cumple el principio deneutralidad eléctrica (el número de protones, denominado número atómico y representado por Z, esigual al número de electrones).

Cada tipo de átomo se caracteriza únicamente por poseer en su núcleo un número determinado deprotones, independientemente del número de neutrones que posean (aquellos átomos que teniendoel mismo número de protones en su núcleo tienen distinto número de neutrones se denominanisótopos), y los núcleos de los átomos, y los propios átomos, se representan como:

X A Z




24

En el núcleo las fuertes fuerzas repulsivas eléctricas existentes entre los protones son amortiguadaspor la presencia de neutrones, pero a medida que aumenta el número atómico (número de protonesdel núcleo), la presencia de neutrones no es suficiente para amortiguar las fuerzas de repulsióneléctricas, por lo que estos núcleos se vuelven inestables y, de forma espontánea, emiten energía en

forma de radiación para estabilizarse. Esta emisión de radiación se denomina radiactividad, la cualpuede producirse de forma natural (radiactividad natural) o ser provocada por el ser humanomediante reacciones nucleares (radiactividad artificial) y la mayoría de las veces va acompañada de uncambio en la naturaleza del núcleo, y por tanto del átomo (transmutación).

Radiactividad natural. Consiste en la emisión espontánea de radiación por parte de los átomosexistentes en la Naturaleza, siendo las radiaciones emitidas por los núcleos de 3 tipos: radiación alfa(partículas alfa), radiación beta (partículas beta) y radiación gamma.

- Radiaciones alfa (). Consiste en la emisión de 2 protones y 2 neutrones en una única partículacargada con 2 cargas positivas (partícula alfa). Presentan alto poder de ionización (elevada energía)pero bajo poder de penetración, puesto que al tener una elevada masa, interacciona con los átomos

de manera prácticamente inmediata, siendo solo capaz de atravesar unas centésimas de milímetro lamateria. Se pueden detener con una simple hoja de papel y se representan como:

He4

2

- Radiación beta (). Está formada por electrones, que aparecen como consecuencia de ladesintegración de un neutrón. Presentan un poder de ionización menor que la radiación alfa (menosenergía) pero un mayor poder de penetración, debido a que tienen menos masa. El poder depenetración se limita a unos milímetros, por lo que una lámina de aluminio de pequeño espesorpuede frenarla.

partículae pn

0

1

1

1

1

0

- Radiación gamma (). Está compuesta por fotones, que carecen de carga y masa y proceden delajuste de un núcleo excitado. Presentan un poder de ionización relativamente bajo (poca energía)pero un alto poder de penetración, debido a que consisten en emisión de fotones, o lo que es lomismo ondas electromagnéticas que no tienen masa ni carga, por lo que son extremadamentepeligrosas para los seres vivos. Se pueden detener con un muro de hormigón o unos centímetros deplomo.

En los procesos de emisión de partículas y se producen transmutaciones de los átomos originales,mientras que en la emisión de radiación se produce una estabilización del átomo original poremisión de energía, pero NO transmutación.

EJEMPLOS:

Rn He Ra 222

86

4

2

226

88

BiePb 214

83

0

1

214

82

Bi Bi21483

21483 (menos energético)

En general, los átomos radiactivos naturales no emiten una única partícula sino que a partir del átomoradiactivo natural (átomo padre) se origina otro átomo radiactivo (átomo hijo o descendiente) quecontinua emitiendo radiación, y así sucesivamente hasta llegar al final del proceso a un átomo estable.Todo el conjunto de átomos implicados en el proceso (átomo padre y descendientes) junto con las




25

radiaciones emitidas se denomina serie radiactiva, existiendo en la Naturaleza 3 series radiactivasnaturales, que son las siguientes:

PbTh 208

82

232

90 .......

PbU 206

82

238

92 .......

PbU 207

82

235

92 .......

Como se observa todas finalizan en isótopos de plomo, lo que indica que estos átomos son muyestables. Esta es la razón por la que los residuos radiactivos se introducen en bidones con unrecubrimiento de este material (el Pb absorbe la radiactividad y NO es radiactivo).

Radiactividad artificial. Consiste en la emisión de radiación provocada por el ser humano mediantereacciones nucleares. En los procesos de radiactividad artificial las radiaciones emitidas en las

reacciones nucleares, aparte de las vistas anteriormente (radiación alfa, radiación beta y radiacióngamma), son principalmente protones ( H 1

1) y neutrones ( n10 ), siendo estos últimos los más

peligrosos debido a su elevado poder de penetración.

EJEMPLOS:

H O He N 11

178

42

147 (1)

Pn He Al 30

15

1

0

4

2

27

13

He He H Li 4

2

4

2

1

1

7

3

H Mgn Al 1

1

27

12

1

0

27

13

(1) Fue la primera reacción de transmutación artificial (Rutherford, 1919)

FUENTES DE RADIACIÓN IONIZANTE

Pueden ser naturales o antropogénicas.

Las fuentes naturales son la radiación cósmica, procedente de las estrellas, la cual no se recibedirectamente por los seres humanos sino que interacciona a su paso por la atmósfera con los átomos

presentes en ésta dando lugar a isótopos radiactivos, cuyas radiaciones, principalmente electrones yprotones, son las que se reciben al nivel de la corteza terrestre; y la radiación telúrica, procedente delos materiales radiactivos que componen la corteza terrestre, entre los cuales cabe destacar por suimportancia los isótopos de potasio (K-40), rubidio (Rb-87), radio (Ra-224 y Ra-226) y radón (Rn-222).Entre los materiales radiactivos de la corteza terrestre, los isótopos de radio y radón son componentesde las series radiactivas naturales (proceden de los minerales uranio y torio, los cuales se hallanpresentes en cantidades variables en muchos tipos de rocas y suelos, destacando su presencia en lossuelos graníticos), teniendo especial importancia el radón (Rn-222) que es un gas que se genera en lasseries radiactivas naturales y que puede, por difusión, escaparse de la corteza terrestre y continuar sudesintegración en la atmósfera, donde da origen a sólidos radiactivos que pueden fijarse sobre laspartículas del aire (aerosoles) y penetrar en el cuerpo humano por inhalación o acumularse en las

partes bajas (sótanos) de edificaciones con escasa ventilación y situadas sobre terrenos que poseen




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materiales radiactivos (la radiación procedente de las fuentes naturales se denomina fondo radiactivonatural).

Entre las fuentes antropogénicas destacan las centrales nucleares de generación de energía eléctrica(las centrales nucleares de fisión suelen liberar pequeñas cantidades de residuos nucleares en el aguay la atmósfera, pero el principal peligro es la posibilidad de que se produzcan accidentes nucleares,que liberan enormes cantidades de radiación al medio ambiente, como ocurrió en Chernobil, Ukrania,en 1986); las aplicaciones nucleares militares (las pruebas nucleares atmosféricas han sido prohibidaspor la mayoría de los países, lo que ha supuesto la eliminación de una importante fuente decontaminación radiactiva, principalmente en forma de lluvia radiactiva); y los residuos radiactivos(materiales u objetos que están contaminados por elementos radiactivos en cantidades superiores alos límites legales establecidos al respecto), que proceden de la minería de elementos radiactivos(sobre todo extracción de minerales del uranio y su posterior concentración), de la industria nuclear(estos, por sus características, presentan un grave problema: el almacenamiento de los residuosnucleares, que conservan su carácter tóxico de 700 a 1 millón de años), y de la utilización en diversoscampos de materiales radiactivos o de instrumentos en contacto con ellos. La utilización en diversoscampos de materiales radiactivos generadores de residuos radiactivos está basada en 2 propiedadesde las radiaciones:

- la facilidad con que pueden detectarse las radiaciones ionizantes y, en consecuencia, medirconcentraciones relativamente pequeñas de los radioisótopos o isótopos que las originan. De aquí deriva su utilización como trazadores, puesto que se puede seguir la evolución, es decir, situacióny movimiento, de pequeñas cantidades de radioisótopos debido al poder de penetración de lasradiaciones emitidas, que permite detectarlas desde el exterior de los sistemas en que se hallenmediante aparatos de detección de radiactividad adecuados

- la utilización de las propias radiaciones directamente en distintos procesos físicos, químicos o

biológicos.

Ejemplos de campos donde se utilizan isótopos radiactivos, y, en consecuencia, donde se generanresiduos radiactivos son los siguientes:

- Medicina. En este campo desempeñan 2 tipos de funciones: diagnóstico, con la que se intentaaveriguar la naturaleza de una dolencia o la detección precoz de enfermedades posibles, yterapéutica, con la que se busca la curación de enfermedades.

En el primer caso los radioisótopos se utilizan como trazadores (se inyectan en la corrientesanguínea), siendo los más utilizados los radioisótopos de sodio (Na-24), que se utiliza paraseguir su movimiento a través de los vasos sanguíneos y determinar la posible presencia deobstrucciones en el sistema circulatorio, y de yodo (I-131), del cual se aprovecha lacircunstancia de que determinados compuestos que contienen yodo son fijados o absorbidospor los tumores cancerosos del cerebro y no lo son por los tejidos sanos (de esta manera sepuede diagnosticar la existencia de un tumos canceroso y localizar su posición exacta).

En el segundo caso se utilizan las radiaciones generadas por los radioisótopos para la curaciónde tumores, basándose en el hecho de que una determinada dosis de radiación causa un dañomayor a las células en proceso de división que a las normales (las células cancerosas sereproducen aceleradamente, por lo que resultan más afectadas que las células sanas que las




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rodean). El principal radioisótopo utilizado es el cobalto (Co-60), que no se encuentra en lanaturaleza sino que hay que “sintetizarlo” (radioisótopo artificial).

- Industria. Se utilizan en sustitución de los rayos X para la obtención de radiografías oimágenes del interior de cuerpos opacos (radiografías industriales), lo que permite detectar

desajustes o huecos en el interior de las piezas o de las soldaduras sin destruir los materialessobre los que se aplican. También se utilizan en la medida de espesores y densidades, así como en la detección de fugas existentes en tuberías de fluidos aprovechando, en este últimocaso, su propiedad de trazadores.

- Otras. Actualmente las radiaciones ionizantes se utilizan mucho, aunque con bastantepolémica social, en agricultura (cosechas resistentes a enfermedades, etc.) y alimentación(conservación de alimentos por destrucción de gérmenes), así como en otros campos comoarqueología, geología e investigación.

Magnitudes y unidades de medida. Las magnitudes que caracterizan los procesos radiactivos y lasunidades de medida utilizadas en su estudio dependen de que dicho estudio se realice desde el puntode vista de los materiales radiactivos (fuente) o desde el punto de vista de los efectos biológicos yfísicos producidos por las radiaciones (receptor).

Desde el punto de vista de la fuente, el estudio de los fenómenos radiactivos permitió determinar quela radiactividad emitida por una sustancia no disminuía con el tiempo de forma lineal, sino de formaexponencial. Este hecho puede explicarse de la siguiente manera:

Puesto que NO todos los núcleos comienzan a desintegrarse a la vez, el número de núcleos radiactivosque se desintegran en un intervalo de tiempo será directamente proporcional al valor de dicho

intervalo y al número de núcleos existentes en el instante inicial (cuanto mayor sea el tiempotranscurrido mayor será la cantidad de núcleos desintegrados, y cuanto mayor sea su número mayorserá la probabilidad de que se desintegren). En consecuencia, si N es el número de núcleos radiactivosen un determinado instante t y dN el número de núcleos que se desintegran en un intervalo de tiempodt, se cumple lo siguiente:

Ndt dN

donde es una constante de proporcionalidad característica de cada tipo de átomos denominadaconstante de desintegración, y el signo negativo se debe a que existe una disminución de la cantidadde átomos radiactivos iniciales.

De la expresión anterior se deduce la expresión que relaciona la cantidad de átomos radiactivos queexisten en un determinado instante (N) con la que existía inicialmente (N 0) y con el tiempotranscurrido t, que se conoce como ley del decaimiento radiactivo y se expresa como:

t e N N 0

A partir de la expresión de la ley del decaimiento radiactivo se deduce la expresión de una de lascaracterísticas de los fenómenos radiactivos: el periodo de semidesintegración (T1/2) o tiemponecesario para que el número de átomos radiactivos iniciales se reduzca a la mitad, cuya unidad en elS.I. el segundo. Si en la expresión de la ley del decaimiento radiactivo se hace N=N 0/2, el tiempo t seráT1/2, con lo que se puede deducir la expresión del periodo de semidesintegración:




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2

21

LT

donde L2 es la expresión del logaritmo neperiano de 2.

Otra de las características de los fenómenos radiactivos es la actividad o velocidad de desintegración(A) de una sustancia radiactiva, que se define como al número de desintegraciones que sufre en launidad de tiempo. Su expresión será:

dt

dN A

y su unidad en el Sistema Internacional se denomina Becquerelio (Bq), nombre dado en honor aBecquerel, el primer científico que descubrió la radiactividad, y que corresponde a la radiactividademitida por un átomo que produzca una desintegración cada segundo (anteriormente a laimplantación del SI de unidades se utilizaba como unidad el Curio, definido como la radiactividad

emitida por un gramo de radio cada segundo (1 Curio = 3,7 10 10 Bq). Puesto que el Becquerelio es unaunidad muy pequeña se utilizan sus múltiplos.

Desde el punto de vista del receptor hay que tener en cuenta que las radiaciones ionizantes, si no seutilizan adecuadamente, pueden provocar efectos negativos en los seres vivos que estén expuestos aellas; los cuales dependen de la cantidad de energía absorbida, el tipo de radiación ionizante recibida yla parte del cuerpo afectada, por lo que se mide la dosis recibida.

Al hablar de dosis recibida es necesario distinguir entre:

Dosis absorbida. Es la energía absorbida por los tejidos biológicos por cada unidad de masa ydepende del tiempo de exposición a la radiación y de la actividad de la fuente radiactiva. Suunidad, en el S.I., es el Julio/Kg, que recibe el nombre de Gray (Gy).NOTA: anteriormente se utilizaba el RAD (Radiation Absorbed Dose) que corresponde a 100ergios absorbidos por cada gramo de masa (1 Gray= 100 RAD).

Dosis equivalente. Es la dosis absorbida por los tejidos biológicos para cada tipo de radiación.Su unidad, en el S.I., es el Sievert (Sv). Es decir, se tiene en cuenta, no solo la energía recibida,sino también si la radiación es de tipo alfa, beta, gamma, etc.

Dosis efectiva. Es la dosis absorbida por los tejidos biológicos para cada tipo de radiación ypara cada tipo específico de tejido u órgano (células afectadas). Su unidad, en el S.I., es elSievert (Sv). Es decir, se tiene en cuenta, no solo la energía recibida y el tipo de radiación sino

también el tipo de células a las que afecta.NOTA: anteriormente se utilizaba el REM (1 Sv= 100 REM).

EFECTOS SOBRE EL ORGANISMO DE LAS RADIACIONES IONIZANTES.

En general cuando las radiaciones ionizantes interaccionan con el organismo provocan la ionización delos elementos que componen las células y los tejidos y pueden dar lugar a daños biológicos a nivelmolecular cuando las radiaciones inciden sobre las moléculas de ADN. Estas radiaciones puedenprovocar fragmentaciones en la cadena de ADN dando origen a aberraciones cromosómicas en lacadena e incluso la muerte celular o bien pueden ocasionar alteraciones de la estructura química de

las moléculas de ADN originando mutaciones, por tanto el daño producido puede ser somático o




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genético. No existe sin embargo una dosis umbral conocida a partir de la cual se produzcan laprobabilidad de restos biológicos que aumenten con la dosis.

Para poder medir las radiaciones ionizantes y el daño biológico producido es necesario utilizarmagnitudes y unidades adecuadas.

MAGNITUDES Y UNIDADES

Actividad radioactiva (A).- el número de transformaciones nucleares producidas en la unidad detiempo, es una magnitud que decrece con el tiempo a una velocidad dada por el periodo desemidesintegración, el periodo de tiempo que tarda un radiactivo en disminuir la mitad de suradiactividad.

Sistema Internacional Becquerelio (Bq)

c.g.s. Curio (Ci)

Dosis absorbida (D).- la cantidad de energía que cede la radiación a la materia o la cantidad de energíaabsorbida por ésta.

SI Grays (Gy)= 1julio / kg

c.g.s. Rads= 1ergio/g

1Gy=100Rads

Dosis equivalente (H).- en el caso de organismos vivos no es suficiente como conocer la energía porunidad de masa, es decir, la dosis absorbida porque la misma dosis de distintos tipos de radiaciónproduce distintos efectos o daños celulares, si tenemos en cuenta estos efectos biológicos podemoscalcular la dosis equivalente; para ello se multiplica la dosis absorbida por un número “Q” llamado

factor de calidad, que depende del tipo de radiación y que está tabulado por la normativa vigente; porejemplo, la Q máx = Radiactiva__. Este valor “Q” no tiene dimensiones por tanto la dosis equivalente se

expresa en unidades de energía, la masa pero para distinguirla de la dosis absorbida la unidad se llamaSIEVERT=Sv.

Dosis efectiva (E).- cuando un organismo entero irradiado de forma homogénea la dosis efectivacoincide con la dosis equivalente, pero en la mayoría de los casos los diferentes organismos son




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irradiados con distintas dosis por lo que es necesario multiplicar la dosis equivalente por un factor deponderación que depende del tejido irradiado, también se mide en Sv: ET = H*wT

CONTROL DE RADIACIONES IONIZANTES

Se basa en un Real Decreto (RD) 183/2001 sobre el control de radiaciones para exposiciones laborales:

Se clasifica trabajadores, según la dosis anual equivalente, los trabajadores se consideran expuestoscuando reciben una dosis superior a 1mSv /año, pero se clasifican en dos categorías.

Trabajadores categoría A.- son aquellas personas que pueden recibir una dosis superior a6mSv / año o una dosis equivalente H>3/10 de los límites de dosis equivalente para elcristalino, la piel y las extremidades.

Trabajadores categoría B.- son aquellas personas que es muy improbable que reciben más de6mSv / año o de 3/10 de dosis equivalente.

Existen además límites de dosis, que son valores que nunca deben ser sobrepasados por personasexpuestas y que se calcula como límite de dosis anuales. En algunos casos estos límites puede serrebajados dependiendo de la susceptibilidad del trabajador.

Los límites de dosis actuales diferencian entre trabajadores expuestos, personas en formación oestudiantes y miembros del público, también se establecen límites especiales para mujeresembarazadas y/o en periodo de lactancia y existen exposiciones especialmente autorizadas en el casode centrales nucleares; ejemplo, población en general:

H=1mSv / año

ECristalino = 15mSv / año

EPiel = 50 mSv / año

Centrales nucleares Gases Líquidos

Todo el cuerpo 0’05 0’03 Piel 0’15 -

Otros 0’15 0’10

tema 04. contaminación energética o física

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