Propagación del humo (II)

En un incendio, el humo a elevada temperatura flota por su baja densidad. La ecuación de flotabilidad de los gases de combustión es similar a la ecuación del tiro natural.
Además de la flotabilidad, la energía liberada en un incendio también puede producir movimientos de humo por expansión. El aire entrará en el compartimiento del incendio y el humo caliente se distribuirá por el mismo. Si despreciamos la masa del combustible, la relación de flujos volumétricos puede expresarse como una relación de temperaturas absolutas.
El viento afecta en gran medida al movimiento del humo. No debe olvidarse el efecto de pistón en los ascensores, pues cuando un ascensor se desplaza en su caja, se producen presiones transitorias.
Durante la formación de un incendio, el sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) actúa como transportador del humo. Cuando se inicia un incendio en una zona desocupada de un edificio, este sistema HVAC puede transportar el humo a otro espacio habitado, por lo que debe diseñarse de forma que, en caso de incendio, la ventilación se apague o el sistema pase a un modo especial de control de humo.
El movimiento del humo puede controlarse mediante mecanismos de compartimentación, dilución, flujo de aire, presurización o flotabilidad.

Propagación del humo (I)

Cuando se declara un incendio en un edificio, el humo puede llegar a extenderse a lugares muy alejados. Los huecos de la escalera y de los ascensores pueden verse invadidos por el humo, bloqueando la evacuación y dificultando la extinción del incendio. Actualmente se considera que, en un incendio, el humo es el máximo factor de riesgo (véase la Figura 41.4).
Entre las fuerzas de desplazamiento del humo se incluyen el tiro natural, la flotabilidad de los gases de combustión, el efecto del viento, los sistemas de ventilación y el efecto de pistón de los ascensores.
Cuando en el exterior el ambiente es frío, se produce un movimiento ascendente de aire en las cajas de los ascensores. En el interior del edificio el aire tiende a flotar, al estar más caliente
y ser menos denso que el aire exterior. La fuerza de flotabilidad hace que el aire ascienda por los huecos de los ascensores, fenó- meno conocido como tiro natural . La diferencia de presión entre los huecos de los ascensores y el exterior, generadora del movimiento del aire, viene dada por la fórmula siguiente:

¿Qué quiere decir dosis? - Dosis efectiva

En casos de irradiación heterogénea (como la exposición de varios órganos a radionúclidos diferentes), puede ser útil calcular una dosis total que englobe las dosis recibidas por todos los órganos y tejidos. Para ello, es necesario tener en cuenta la sensibilidad a la radiación de cada uno de los tejidos y órganos, calculada a partir de los resultados de estudios epidemiológicos sobre cánceres indu- cidos por radiación. La dosis efectiva se mide en Sieverts (Sv)
(ICRP 1991). El concepto de dosis efectiva se desarrolló a los fines de la protección contra la radiación (por ejemplo, gestión del riesgo), y por tanto resulta inadecuada para su uso en estudios epidemiológicos

¿Qué quiere decir dosis? - Dosis equivalente

El desarrollo de efectos biológicos (como la inhibición del crecimiento celular, la necrosis de células, la azoospermia) depende no sólo de la dosis absorbida, sino también del tipo específico de radiación. La radiación alfa tiene mayor potencial ionizante que la radiación beta o gamma. El concepto de dosis equivalente tiene en cuenta esta diferencia, al aplicar factores de ponderación de la radiación. El factor de ponderación para la radiación beta y gamma (bajo potencial ionizante) es igual a 1, mientras que el de las partículas alfa (alto potencial ionizante) es 20 (ICRP 60). La dosis equivalente se mide en Sieverts (Sv).

¿Qué quiere decir dosis? - Dosis absorbida

Hay muchas maneras de definir una dosis de radiación ionizante y cada una responde a objetivos diferentes.

Dosis absorbida

La dosis absorbida es la más parecida a la dosis farmacológica. Mientras que la dosis farmacológica es la cantidad de sustancia administrada a una persona por unidad de peso o de superficie, la dosis radiológica absorbida es la cantidad de energía transmitida por radiación ionizante por unidad de masa. La dosis absorbida se mide en Grays (1 Gray = 1 julio/kg).

Cuando las personas se ven expuestas de una forma homo- génea —por ejemplo, por radiación externa de rayos cósmicos y terrestres o por radiación interna de potasio-40 presente en el inte- rior del cuerpo—, todos los órganos y tejidos reciben la misma dosis. En tales circunstancias, puede hablarse de dosis total. Sin embargo, también es posible que la exposición no sea homo- génea, en cuyo caso algunos órganos y tejidos recibirán dosis mucho mayores que otros. Entonces resulta más adecuado hablar de dosis en órgano. Por ejemplo, la inhalación de derivados del radón provoca principalmente una exposición de los pulmones, y la integración de iodo radiactivo provoca la irradiación de la glán- dula tiroides. En estos casos, podemos hablar de dosis pulmonar y dosis tiroidea.

No obstante, también se han desarrollado otras unidades de dosis, que tienen en cuenta las diferencias entre los efectos de los distintos tipos de radiación y los grados de sensibilidad a la radia- ción de los diversos tejidos y órganos.

Radiación ionizante II

Los fotones de los rayos X y gamma interactúan con la materia y causan ionización de tres maneras diferentes como mínimo:
1. Los fotones de energía más baja interactúan sobre todo mediante el efecto fotoeléctrico, por el que el fotón cede toda su energía a un electrón, que entonces abandona el átomo o molécula. El fotón desaparece.
2. Los fotones de energía intermedia interactúan fundamental- mente mediante el efecto Compton, en virtud del cual el fotón y un electrón colisionan esencialmente como partículas. El fotón continúa su trayectoria en una nueva dirección con su energía disminuida, mientras que el electrón liberado parte con el resto de la energía entrante (menos la energía de unión del electrón al átomooa la molécula).
3. La producción de pares sólo es posible con fotones cuya energía sea superior a 1,02 MeV. (Sin embargo, cerca de 1,02 MeV, el efecto Compton predomina todavía. La producción de pares predomina con energías más altas.) El fotón desaparece, y en su lugar aparece una pareja elec- trón-positrón (este fenómeno sólo ocurre en la proximidad de un núcleo, por consideraciones de conservación del momento cinético y de la energía). La energía cinética total del par electrón-positrón es igual a la energía del fotón menos la suma de las energías de la masa residual de electrón y posi- trón (1,02 MeV). Estos electrones y positrones energéticos se comportan entonces como radiación ionizante directa. A medida que pierde energía cinética, un positrón puede llegar
a encontrarse con un electrón, y las partículas se aniquilarán entre sí. Entonces se emiten dos fotones de 0,511 MeV (por lo general) desde el punto de aniquilación, a 180 grados uno de otro.
Con un fotón dado puede ocurrir cualquiera de estos supuestos, salvo que la producción de pares sólo es posible con fotones de energía superior a 1,022 MeV. La energía del fotón y el material con el que interactúa determinan qué interacción es la más probable.
La Figura 48.1 muestra las regiones en las que predomina cada tipo de interacción en función de la energía del fotón y del número atómico del absorbente.

Las interacciones más comunes del neutrón con la materia son colisiones inelásticas, captura (o activación) de neutrón y fisión. Todas ellas son interacciones con núcleos. Un núcleo que colisiona inelásticamente con un neutrón queda en un nivel de energía más alto. Entonces puede liberar esta energía en forma de un rayo gamma, mediante la emisión de una partícula beta o de ambas formas. En la captura de neutrones, un núcleo afec- tado puede absorber el neutrón y expulsar energía en forma de rayos gamma o X o partículas beta, o ambas cosas. Las partí- culas secundarias causan después ionización, como se ha visto antes. En la fisión, un núcleo pesado puede absorber al neutrón
y se desdobla en dos núcleos más ligeros, que casi siempre son radiactivos.

Radiación ionizante

La radiación ionizante consiste en partículas, incluidos los fotones, que causan la separación de electrones de átomos y moléculas. Pero algunos tipos de radiación de energía relativamente baja, como la luz ultravioleta, sólo puede originar ioniza- ción en determinadas circunstancias. Para distinguir estos tipos de radiación de la radiación que siempre causa ionización, se establece un límite energético inferior arbitrario para la radiación ionizante, que se suele situar en torno a 10 kiloelectronvol- tios (keV).

La radiación ionizante directa consta de partículas cargadas, que son los electrones energéticos (llamados a veces negatrones), los positrones, los protones, las partículas alfa, los mesones cargados, los muones y los iones pesados (átomos ionizados). Este tipo de radiación ionizante interactúa con la materia sobre todo mediante la fuerza de Coulomb, que les hace repeler o atraer electrones de átomos y moléculas en función de sus cargas.

La radiación ionizante indirecta es producida por partículas sin carga. Los tipos más comunes de radiación ionizante indi- recta son los generados por fotones con energía superior a 10 keV (rayos X y rayos gamma) y todos los neutrones.