Radiação RADIAÇÃO RADIAÇÕES NÃO IONIZANTES. Eng. Joaquim Gomes Pereira. Eng. Joaquim Gomes Pereira

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1 Radiação RADIAÇÕES NÃO IONIZANTES

2 eletromagnética ou particulada "RADIAÇÃO" Energia transmitida por ondas eletromagnéticas ou partículas subatômicas CLASSIFICAÇÃO Segundo a forma: ELETROMAGNÉTICA OU CORPUSCULAR ELETROMAGNÉTICA : oscilações elétricas e magnéticas formando ondas que se propagam na velocidade da luz (v) e que diferem tão somente no comprimento de onda (λ) e por sua frequência (f). CORPUSCULAR: partículas subatômicas e portanto dotadas de massa, com elevada energia cinética, emitidas por núcleos de átomos instáveis

3 eletromagnética ou particulada CLASSIFICAÇÃO - Segundo o efeito: Ionizante ou não ionizante: Ionizante: Ocorre o fenômeno ionização quando a radiação, ao interagir com um (ou mais) átomos, tem energia capaz de arrancar um ou mais elétrons das camadas eletrônicas,subdividindo-o em em duas partes eletricamente carregadas (formar par de ions). Não ionizante: Quando a radiação ao atingir um átomo não tem a capacidade de ioniza-lo, ocorre a excitação, ou seja, cede parte ou toda sua energia promovendo alterações ou perturbações no movimento orbital do(s) elétron(s) do átomo, com o aumento da energia interna no(s) elétron (s) do átomo com o(s) qual(is) interagiu.

4 eletromagnética ou particulada Radiação primária IONIZAÇÃO Radiação secundária (a + ) Energia mínima para ionização 12,4 ev (e - ) Elétron ejetado EXCITAÇÃO A radiação cede parte ou toda sua energia promovendo alterações ou perturbações no movimento orbital do(s) elétron(s) do átomo, com o aumento da energia interna no(s) elétron (s) do átomo com o(s) qual(is) interagiu.

5 RADIAÇÃO Classificação Radiação Eletromagnética Corpuscular ELF, Radiofreqüência, microondas; infravermelho; luz visível; ultravioleta; raios χ e raios Gama (γ) beta(β); ; alfa (α)( ; neutrons(n) Não ionizantes Ionizantes

6 RADIAÇÃO Classificação Rad eletromagnética Radiação Eletromagnética ELF, Radiofreqüência, microondas; infravermelho; luz visível; ultravioleta; raios χ e raios Gama (γ)( Não ionizantes EXCITAÇÃO IONIZAÇÃO Ionizantes

7 EM RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA - EM FREQUÊNCIA f = c/λ onde: f frequência (Hz = ciclos por segundo) c Velocidade da luz (cte = cm/seg) λ Comprimento de onda em cm λ= 3m λ = f = f =

8 Rad Eletromagnéticas RADIAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS Max Planck em 1901 desenvolveu a teoria dos Quanta e chamou de fótons a pacotes ou quanta de energia eletromagnética. A energia desses fótons não é constante, mas depende da frequência da radiação. De acordo com a teoria quântica, a energia de um quanta é dada pela fórmula: E = h. ν Considerando ν =f = c/ λ... Então: E = h. c / λ...onde: E Energia (erg) h Constante de Planck (6, erg x Seg) c Velocidade da luz (m/seg) (Ctte = 3 x cm/seg) λ Comprimento de onda (cm)

9 EM RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA - EM Pode ser descrita como uma série de ondas de energia composta por oscilações senoidais elétricas e magnéticas, que se propagam no espaço à velocidade da luz c Velocidade da luz (m/seg) ( 3 x cm/seg) Também definida como uma forma de energia que possui oscilações elétricas e magnéticas formando um movimento ondulatório que se transmite no espaço numa mesma velocidade, conhecida como velocidade da Luz.

10 RADIAÇÃO Espectro das radiações eletromagnéticas espectro FREQUENCIA ( MHz) 0, λ - COMPRIMENTO DE ONDA (m) , ELF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF RADIOFREQUÊNCIA RF) MICROONDA (MO) INFRAVERMELHO (IV) LUZ VISÍVEL Radiação solar U Z V I S I UV Radiação X Radiação gama δ RADIAÇÃO NÃO IONIZANTE RADIAÇÃO IONIZANTE 12,4 Ev ENERGIA ( Ev)

11 eletromagnética ou particulada CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES 1. Se propagam em linha reta no vácuo quando não interagem com a matéria. 2. Conservam sua energia quando se propagam através do vácuo. 3. Atenuam a intensidade com o quadrado da distancia 4. Podem ser transmitidas, refletidas, absorvidas e espalhadas quando interagem com a matéria.

12 Atenuação ATENUAÇÃO Lei do quadrado das distâncias. As radiações eletromagnéticas se atenuam proporcionalmente com o quadrado das distancias d2 ESFERA 2 4π R2 d 1 Fonte ESFERA 1 4π R1 I(d1) I(d2) I(d2) = I(d 1). (d1/d 2) 2 I= Intensidade da ondas eletromagnéticas, d= distancia

13 Características - eletromagnética ou particulada CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES Podem ser refletidas, transmitidas, absorvidas ou espalhadas quando interagem com a matéria. x Io= Radiação Incidente Ia It Ir Ie

14 Características - eletromagnética ou particulada Lei da transmissão / absorção da radiação eletromagetica pela matéria. I t = I o. e -k λ.x It = radiação transmitida I0 = radiação incidente e = número de Neper x = espessura do material kλ = Coeficiente de absorção do material para o comprimento de onda

15 Rad. não ionizante Radiação não ionizante Promove a excitação da matéria. Possui menor nocividade em comparação com as ionizantes, mas exposições sem controle podem levar à ocorrência de lesões ou doenças. Com exceção da parte visível do espectro, todas as outras radiações são invisíveis e dificilmente detectáveis pelas pessoas através de seus outros sentidos. A seguir, analisam-se sob o ponto de vista ambiental os diversos tipos de radiações não ionizantes. Também classificam-se como radiações não ionizantes as ELF (Frequência extremamente baixa), radiação com frequência até 300 Hz, presente na distribuição de energia elétrica.

16 Rad. não ionizante RADIAÇÃO NÃO IONIZANTE ELF Extra Low Frequency A radiação (campo eletromagnético) é gerada quando da passagem da corrente elétrica nos meios condutores. Os efeitos possíveis no organismo humano decorrente da exposição ao campo eletromagnético são de natureza elétrica e magnética. Os efeitos do campo elétrico são de ordem elétrica (choques, queimaduras, parada cardíaca, quedas...). Quanto aos de origem magnética citamos os efeitos térmicos, endócrinos e suas possíveis patologias produzidas pela interação das cargas elétricas com o corpo humano. + Fonte - + Fonte -

17 Distortion of an originally homogeneous electric field E by an upright person. High voltage homogeneous field of 20 kv/m (Silny, 1979). Rad. não ionizante RADIAÇÃO NÃO IONIZANTE ELF Extra baixa Frequência

18 Rad. não ionizante RADIAÇÃO NÃO IONIZANTE - CAMPO ELETROMAGNÉTICO ELF Extra Low Frequency

19 Rad. não ionizante RADIOFREQUÊNCIA - RF RADIOFREQUÊNCIA -RF São radiações de baixa freqüência e grande comprimento de onde e classificam-se: VLF LF MF HF VHF muito frequência baixa Baixa frequência Média frequência Alta frequência Muito alta frequência khz kHz 0,3...3 MHz MHz MHz Modulação de freq. Áudio, aplicações médicas, fornos elétricos, aquecimento, solda, fusão e refino por indução, monitor de vídeo. Radionavegação, comunicação da marinha/ aeronáutica, monitor de vídeo, tratamento por eletro-erosão, aquecimento de metais por indução

20 Rad. não ionizante RF(2) RADIOFREQUÊNCIA -RF EFEITOS NO ORGANISMO HUMANO Efeitos térmicos Cuidados com próteses metálicas e circuitos eltronicos incorporados ao corpo humano LIMITES DE TOLERÂNCIA Portaria nº 3.214/78 - NR 15 - Anexo 7 ( Nada consta) ACGIH American Conference governmental Industrial Higienist CONTROLE DOS RISCOS Enclausuramento Dispositivos de bloqueio (fornos) Sinalização adequada

21 Rad. não ionizante MICROONDAS - MO MICROONDAS -MO UHF SHF EHF Ultra alta frequência Super alta frequência Extra alta frequência 300 MHz... 3GHZ GHZ GHZ APLICAÇÕES Aquecimento doméstico e industrial (fornos), secagem - desidratação - esterilização. Radiodifusão FM, Televisão, Comunicação celulares, Radares.. Ressonância magnética Vulcanização, baquelite, poliéster e polimelana.

22 Rad. não ionizante - MO - 2 MICROONDAS -MO EFEITOS NO ORGANISMO HUMANO Os efeitos no organismo humano dependem da freqüência, da potência dos geradores e do tempo de exposição, classificando-se em térmicos e magnéticos. Térmicos: queimaduras (internas e externas) e cataratas Magnéticos: Elevação da pressão arterial Distúrbios cardiovasculares e endócrinos Alterações no sistema nervoso central ** Cuidado especial com indivíduos portadores de marca- passo (dispositivos eletrônicos), pinos metálicos, próteses.

23 Rad. não ionizante - MO -3 MICROONDAS -MO CONTROLE DOS RISCOS Enclausuramento das fontes com dispositivos de desligamento automático (ex.: áreas de antenas de radares, forno de microondas, etc.). Barreiras construídas em função da freqüência de radiação (malhas, telas metálicas, etc.). Proteção dos trabalhadores - E.P.I (óculos, roupas especiais). Sinalização adequada da área. LIMITES DE TOLERÂNCIA LIMITES DE TOLERÂNCIA Portaria nº 3.214/78 - NR 15 - Anexo 7 (considera insalubre sem as proteções adequadas) ACGIH American Conference governmental Industrial Higienist, que estabelece os limites de tolerância para a esposição.

24 Gráfico ACGIH Gráfico de TLV`s para RF e MO ACGIH

25 Gráfico ACGIH Gráfico de TLV`s (OCUPACIONAL / AMBIENTAL) RF e MO CENELEC

26 Gráfico ACGIH Art. 5o da RESOLUÇÃO ANATEL nº 303 de 2/07/ Regulamento sobre limitação da exposição a campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos na faixa de radiofreqüências entre 9 khz e 300 ghz

27 Gráfico ACGIH Art. 5o da RESOLUÇÃO ANATEL nº 303 de 2/07/ Regulamento sobre limitação da exposição a campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos na faixa de radiofreqüências entre 9 khz e 300 ghz

28 Gráfico ACGIH Art. 5o da RESOLUÇÃO ANATEL nº 303 de 2/07/ Regulamento sobre limitação da exposição a campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos na faixa de radiofreqüências entre 9 khz e 300 ghz onde: Ei é o valor da intensidade de campo elétrico na freqüência i. EL,i é o limite de campo elétrico, de acordo com as Tabelas I e II. Hj é o valor da intensidade de campo magnético na freqüência j. HL,j é o limite de campo magnético, de acordo com as Tabelas I e II. a dever ser igual a 610 V/m para exposição ocupacional e a 87 V/m para exposição do público em geral. b deve ser igual a 24,4 A/m (30,7 µt) para a exposição ocupacional e 5 A/m (6,25 µt) para a exposição do público em geral.

29 Gráfico ACGIH Para avaliação dos efeitos causados por densidade de corrente induzida e estimulação elétrica, os níveis de campo em locais multi-usuários devem obedecer às seguintes relações: onde: Ei é o valor da intensidade de campo elétrico na freqüência i. EL,i é o limite de campo elétrico, de acordo com as Tabelas I e II. Hj é o valor da intensidade de campo magnético na freqüência j. HL,j é o limite de campo magnético, de acordo com as Tabelas I e II. c deve ser igual a 610/f V/m (f em MHz) para exposição ocupacional e 87/f1/2 V/m para exposição do público em geral. d deve ser igual a 1,6/f A/m (f em MHz) para exposição ocupacional e 0,73/f A/m para exposição do público em geral.

30 RADIAÇÃO Telefonia celular (ou móvel) MICROONDAS -MO Sistema de comunicação móvel que utiliza a radiação não ionizante (microondas) para a transmissão de sinais (dados,voz,imagem). Aplicação - Celular CDMA (code division multiple access) Utiliza Bandas simples para todo o tráfego de informações Bandas A e B - frequencia de 806 a 902 MHz (cerca de 7,8 milhões de usuários); TDMA (time division multiple access) Utiliza a tecnica de múltipla multiplexação, nas mesmas Bandas A e B (com cerca de 15,4 milhões de usuários); GSM (global system for mobily communications) Bandas C, D e E - frequencia de 1,84 a 1,93 GHz. Desenvolvida na Europa, Constitui-se na 2ª geração de tecnologia digital e está sendo usada por 71% dos usuários no mundo

31 M O

32 IV Luz RADIAÇÃO - INFRAVERMELHO Também chamda de calor radiante, é uma radiação com comprimento de onda (λ) compreendido entre 1mm a 760 ηm (0,76 µm), sendo subdividida em: 1,4µm >λ>1 mm Infravermelho A 3,0 µm >λ> 1,4 µm Infravermelho B (760 ηm) 0,76 µm >λ> 3,0 µm Infravermelho C RADIAÇÃO - LUZ VISÍVEL VEL É uma radiação eletromagnética com com comprimento de onda (λ) compreendido entre 760 ηm (0,76 µm) e 400 ηm. Tem a propriedade de ser sensível ao olho humano e portanto responsável pela iluminação natural e artificial.

33 UV RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA (UV) ULTRAVIOLETA : São radiações eletromagnéticas contendo subclassificação conforme o comprimento de onda, a seguir: λ (ηm) (ηm) UV -C UV -B UV -A λ (ηm) (ηm) Radição ionizante X e γ Vácuo Ação sobre ligações moleculares Ozona afastado Germicida Eritemas próximo Luz negra e ação fotoquímica Luz Visivel 12,4 ev Energia 3,1 ev 1 ev (elétron Volt) = 1,6 x Joule(j) Radiação não ionizante: Onda eletromagnética com energia fóton inferior a 12,4 ev

34 UV RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA (UV) APLICAÇÕES Trabalhos com exposição à radiação solar; Esterilização; Processos industriais; Controle de qualidade; Soldagem (elétrica/mig/tig); Uso médico (fisioterapia) e Odontologia EFEITOS NO ORGANISMO HUMANO Térmicos (eritemas) Carcinogênicos Conjuntivite e Queratite LIMITES DE TOLERÂNCIA A Portaria nº 3.214/78 - NR 15 - Anexo 7 - considera a radiação ultravioleta com...λ < 320 nm..., insalubre, quando o trabalhador não está adequadamente protegido. A ACGIH - recomenda uma série de valores de limites de tolerância para exposições a radiações ultravioleta, limites que variam em função do comprimento de onda da radiação.

35 RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA (UV) MEDIÇÃO Os equipamentos mais utilizados são os que se utilizam de célula foto voltaica e os de termopilhas. Sua leitura é dada em w/cm2 (watts por cm2), ou seu equivalente J/S/CM2 (joule por segundo por cm2). Devem ser tomados cuidados especiais nas medições de UV, pois alguns ambientes com substâncias no ar (ozona, vapor de mercúrio) e materiais como vidros ou plásticos interferem na absorção e transmissão de UV. UV CONTROLE DE RISCOS As radiações com λ <200 nm, são fortemente absorvidas pelo ar e portanto apresentam riscos desprezíveis, com exceção dos laseres, onde deve-se observar as recomendações dos fabricantes. Para radiação com λ > 200 nm, deve-se usar barreiras/anteparos. Enclausuramento das fontes. E.P.I * Para os trabalhadores em áreas abertas deve-se fornecer chapéus e proteção do pescoço, ombros e braços. Para os trabalhadores diretamente expostos recomenda-se o uso de protetores oculares e faciais e proteção das mãos, braços, tórax

36 LASER LASER É a amplificação de radiação não ionizante, que tem como característica principal a multiplicação de um único comprimento de onda da radiação tomada, dentre as radiações já comentadas. LASER - Light Amplification Stimulated Energy Radiant (amplificação de luz mediante emissão estimulada de radiação). Os equipamentos de LASER são construídos para operarem numa determinada freqüência podendo variar em INFRAVERMELHO, VISÍVEL e ULTRAVIOLETA.

37 LASER LASER Um elétron pode ser estimulado a passar de uma órbita para outra, de energia menor, por um fóton de energia igual à energia do estado inicial menos a energia do estado final. Esse processo é chamado de emissão estimulada. O fóton que estimulou a transição e o fóton emitido pelo átomo são coerentes, isto é, têm energias, freqüências, comprimentos de onda e fases iguais e, ainda, a mesma direção de propagação. Este é o processo básico de amplificação da radiação que origina o raio laser.

38 LASER Laser a cristal Cor λ (nm) Alexandrita IV 700 a 815 Cromo safira vermelho 694 Érbio (vidro) IV 1540 Érbio (YAG) IV 2940 Hólmio (YAG) IV 2100 Hólmio (YLF) IV 2060 Neodímio (YAG) IV 1064 Neodímio dobrado (YAG) verde 532 Titânio safira IV 840 a 1100

39 LASER Laser a gás Cor λ (nm) Argônio azul 488 Idem verde 514 Criptônio amarelo 568 Idem azul 476 Idem verde 528 Idem vermelho 647 Dióxido de carbono IV Fluoreto de hidrogênio IV 2700 Hélio cádmio violeta 441 Idem UV 325 Hélio neônio amarelo 594 Idem laranja 612 Idem verde 543 Idem vermelho 633 Idem IV 1152 Idem IV 3390 Nitrogênio UV 337 Xenônio branco vários

40 LASER Laser a gás "Excimer" Cor λ (nm) Cloreto de criptônio UV 222 Cloreto de xenônio UV 308 Fluoreto de argônio UV 193 Fluoreto de criptônio UV 248 Fluoreto de xenônio UV 351 Laser a líquido Cor λ (nm) Coumarin C30 verde 504 Rhodamine 6G IV 570 a 650 Laser a semicondutor Cor λ (nm) Arsenieto de gálio (usado em leitores de CDs) IV 840 Arsenieto de gálio e alumínio (usados em impressoras) Fosfeto arsenieto de gálio (usados em telecomunicações) IV 670 a 830 IV 1300 Laser a vapor metálico Cor λ (nm) Cobre amarelo 570 Idem verde 510 Ouro vermelho 627

41 APLICAÇÃO Indústria: * Microusinagem * Soldagem de peças/corte de aço * Alinhamento ótico * Levantamentos telemétricos * Fotocoagulação * Holografia Medicina: Microcirugias, eliminação de tumores, tratamentos de pele; Odontologia. EFEITOS NO ORGANISMO HUMANO EFEITOS NO ORGANISMO HUMANO Seus riscos variam em função da aplicação, usos, potência aplicada, faixa de frequência em que opera, etc..., porem todos afetam principalmente os olhos e a pele, ainda que com baixa potência.. LASER

42 LASER LIMITES DE TOLERÂNCIA A Portaria nº 3.214/78 - NR 15 - Anexo 7, considera as atividades que exponham o trabalhador à radiação laser, como insalubre, quando desprovido de proteção adequada. A ACGIH faz uma série de recomendações e estabelece limites de tolerância em função da energia e do tipo de equipamento. MEDIÇÃO E CONTROLE Devido ao risco elevado e à variedade de laseres existentes, a avaliação e o controle devem ser realizados de acordo com o aconselhamento de fabricantes e especialistas, e atendimento aos limites estabelecidos pela ACGIH.

43 RADIAÇÃO PRECAUÇÕES GERAIS (COMUNS PARA QUALQUER INSTALAÇÃO DE LASER) LASER 1. Nenhuma pessoa deve olhar o feixe principal do Laser nem suas reflexões. 2. Nunca focar o feixe de laser no corpo, salvo nos casos terapêuticos, cirúrgicos e de diagnósticos médicos. 3. O trabalho com laser deve ser feito em áreas de boa iluminação geral, para manter as pupilas contraídas, e assim limitar a energia que poderia, inadequadamente, penetrar nos olhos. 4. O feixe laser deve terminar num material-alvo alvo que seja não refletor e resistente a energia do feixe, as áreas laterais do deixe d devem ter barreiras e ficar isoladas do pessoal.

44 LASER 5. Os equipamentos de laser devem ser operados por pessoas ou profissionais devidamente treinados; 6. Deve ser especificado o uso de protetores oculares de segurança não estilhaçáveis (proteção parcial), destinados a filtrar as freqüências específicas, características do equipamento. Esses EPI devem ser avaliados periodicamente, para assegurar a preservação da densidade ótica de segurança para laser. Quando o equipamento emitir vários comprimento de onda, os óculos de segurança devem possuir as armações de diferentes cores, com densidade mostrada no filtro, evitando erros (filtros para diferentes comprimentos de onda). 7. Devem ser tomadas precauções especiais, se forem usados tubos retificadores de alta voltagem (acima de 15 KV), porque com esse potencial há possibilidade de que sejam gerados raios x.

45 LASER

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