Aula Radiologia Industrial

Radiologia Industrial e os Ensaios não destrutivos Conceitos e Aplicações

Prof.: Marcus Lavogade CRTR 00474 N

Radiações Ionizantes

_ De um modo geral, é correto dizer-se que radiações

ionizantes são aquelas capazes de produzir ionização em estruturas biológicas e/ou outros átomos. O que é ionizar? _Retirar um ou mais elétrons de um átomo tornando-o instável eletricamente. Quais são estas radiações? ALFA ; BETA ; NEUTRONS NEUT RONS ; ULTRA ULTRA-VI -VIOLETA OLETA ; RAIO X e GAMA

Peculiaridades _Quando a ionização acontece dentro de uma célula viva, sua estrutura química pode ser modificada. A exposição à radiação ionizante pode danificar nossas células e afetar o nosso material genético (DNA), causando doenças graves, levando até à morte.


_ De um modo geral, é correto dizer-se que radiações

ionizantes são aquelas capazes de produzir ionização em estruturas biológicas e/ou outros átomos. O que é ionizar? _Retirar um ou mais elétrons de um átomo tornando-o instável eletricamente. Quais são estas radiações? ALFA ; BETA ; NEUTRONS NEUT RONS ; ULTRA ULTRA-VI -VIOLETA OLETA ; RAIO X e GAMA

Peculiaridades _Quando a ionização acontece dentro de uma célula viva, sua estrutura química pode ser modificada. A exposição à radiação ionizante pode danificar nossas células e afetar o nosso material genético (DNA), causando doenças graves, levando até à morte.

_As radiações X e Gama não possuem carga elétrica

_A radiação Alfa é formada por 2 neutrons e 2 prótons, devido a seu alto peso e tamanho t amanho são facilmente bloqueadas _A radiação Beta é formada por elétrons, velocidade igual a da luz, possui um poder de penetração bem maior que a Alfa, mas ainda é facilmente bloqueada _O raio X e o raio Gama possuem um comprimento de onda menor que as demais e com isso iss o um poder de penetração maior na matéria . Por esse motivo são as mais utilizadas na indústria


Aplicações na Indústria Indústria de Bebidas Indústria Médico-Farmacêutica

Indústria Ferroviária Indústria Aeronáutica Perfilagem de Petróleo

Indústria de Off-shore Indústria Bélica Mineração Indústria de Alimentos Indústria Automobilística Indústria Siderúrgica Indústria Naval

Usinas Nucleares

Ensaios Não Destrutivos (END) O que são? _São testes feitos em peças/ materiais acabadas ou semi-acabadas, sem a destruição deste material, possibilitando seu uso posterioemente Para que servem? _Esses ensaios são realizados com a intenção de detectar descontinuidades e/ou defeitos no material, oriundos da fabricação ou do uso do mesmo Quais são os Ensaios? _Existem vários ENDs, mas falaremos apenas dos mais usados nas indústrias, são eles : Partículas Magnéticas (PM), Líquidos Penetrantes (LP), Ultra-som (US) e o Ensaio Radiográfico (ER)

Ensaios Não Destrutivos (END) O que são estes defeitos ou falhas no material? _ Essas falhas ou defeitos encontrados, para o controle de

qualidade recebem o nome de DESCONTINUIDADES e são inúmeras, vejamos algumas delas: Trincas podem ser causadas na fabricação ou por fadiga de uso

Poros podem ser causados na fabricação ou em processo de soldagem irregular Inclusão de corpo estranho causado tanto na fabricação quanto na soldagem Falta de penetração causado exclusivamente em processo de soldagem irregular

Partículas Magnéticas (PM) _Este ensaio é utilizado para detectar descontinuidades superficiais e subsuperficiais(+ou-1mm) em materiais ferromagnéticos fundidos, forjados, soldados, laminados. A peça é magnetizada utilizando um aparelho chamado yoke, que através de uma corrente elétrica cria ou induz um campo magnético. Se uma descontinuidade estiver no sentido perpendicular ao campo magnético, desviará este campo, que saltará para fora da peça, criando o que chamamos de campo de fuga. Este campo de fuga formará um dipolo magnético.

Líquidos Penetrantes (LP) _O ensaio por Líquidos Penetrantes é considerado um dos melhores métodos de teste para a detecção de descontinuidades abertas à superfície em diferentes matérias isentos de porosidade, tais como: Metais Ferrosos e Não-Ferrosos, Ligas Metálicas, Cerâmicas, Vidros, alguns tipos de Plásticos _Este método está baseado no fenômeno da capilaridade que é o poder de penetração de um líquido em locais extremamente pequenos devido a suas características físico-químicas como a tensão superficial. O poder de penetração é uma característica bastante importante uma vez que a sensibilidade do ensaio é dependente do mesmo.

Líquidos Penetrantes (LP) Etapas do ensaio

Após limpeza da peça, aplica-se o liquido em toda parte a ser examinada e espera-se o tempo de penetração de 10min Após o tempo de penetração retira-se todo o líquido com um pano úmido com solvente ou em água corrente (dependendo do tipo de penetrante usado)

Líquidos Penetrantes (LP) Etapas do ensaio

Feita a limpeza da peça, aplica-se o revelador, uma espécie de pó em aerosol Com o passar do tempo esse revelador vai puxando de dentro das descontinuidades o líquido retido em forma de manchas

_O

Ultra-Som (US)

ensaio ultra-sônico baseia-se no fenômeno de reflexão de ondas acústicas, quando encontram obstáculos à sua propagação, dentro do material. A onda será refletida retornando até a sua fonte geradora, se o obstáculo estiver numa posição normal (perpendicular) em relação ao feixe incidente _O pulso ultra-sônico é transmitido para o material através de um transdutor especial, usualmente denominado de cabeçote. Os pulsos ultra-sônicos refletidos por uma descontinuidade, ou pela superfície oposta da peça ( ecos de fundo ), são captados pelo transdutor, convertidos em sinais eletrônicos e mostrados na tela plana de cristal líquido do aparelho. .

Ensaio Radiográfico _A radiografia foi um dos primeiros métodos de ensaio não

destrutivo introduzido na indústria para a detecção de descontinuidades internas. O seu campo de aplicação é bastante grande, incluindo o ensaio em soldas, fundidos, forjados, materiais compostos, cerâmicas, plásticos, etc. _No ensaio radiográfico pode-se escolher entre os dois tipos radiações mais utilizadas na indústria o raio X e o raio Gama observando-se sempre as condições para a realização do ensaio Quando usar o raio X ou o Gama? -Dificuldade na locomoção das peças Qualidade de imagem Dificuldade no isolamento da área

Ensaio Radiográfico

Qual o melhor ensaio? _O melhor ensaio e aquele que melhor se adequar as

condições de trabalho e de tempo e as necessidades exigidas pelo projeto . Aparelhos de raio X

_Os aparelhos de raios-X industrial trabalham com um KVp bem alto (150 a 500) e o MA baixo em torno de 8 a 10, podendo ser portáteis ou fixos. _Os aparelhos de Raio-X portáteis para média ou baixa energia são facilmente transportáveis ao passo que os de alta energia são estacionários e utilizados em instalações tipo cabines a prova de radiação ou “bunkers”.

Ensaio Radiográfico _Os geradores de radiação x, são aparelhos com

dispositivos elétricos e eletrônicos fabricados pelo homem, portanto não constituem uma fonte natural de radiação. A unidade de comando _Em geral esta

unidade é manipulada à distância do local de radiografia.Dependendo do modelo, contamos com sistemas de memória, facilitando em muito quando são feitas radiografias com técnicas distintas. Opção de idioma, também disponível em alguns modelos dispositivos de monitoramento de todo o sistema, fornecendo informações inclusive sobre a refrigeração do tubo etc.

Ensaio Radiográfico Aceleradores Lineares _São similares aos aparelhos de raio X com a

diferença que os elétrons são acelerados por meio de uma onda elétrica de alta freqüência. Os elétrons chocam-se com o alvo transformando a energia cinética adquirida em calor e raio X com alta energia. Para uso industrial são usados aparelhos capazes de gerar raio X de energia até 4 Mev, capazes de atravessar estruturas de aço de até 300 mm

Ensaio Radiográfico Aparelhos de Gamagrafia _Uma vantagem na utilização dos raios gama na obtenção de uma imagem, é o fato das fontes serem pequenas e permitirem um melhor acesso à espaços limitados e não exigir energia elétrica. _Existem na natureza dois tipos de radioisótopos os naturais e os artificiais, que foram criados pelo homem através de bombardeamento de seu núcleo por nêutrons em reatores de Usinas Nucleares _O Rádio é um dos elementos com um desbalanceamento natural que emite energia em forma de raios gama, para alcançar uma condição mais estável. _O Cobalto é um elemento radioativo artificial, que também emite raios Gama para alcançar a estabilidade. _A esse decaimento radioativo para alcançar a estabilidade

damos o nome de Meia-Vida


Elementos e suas características a) Cobalto - 60 (60Co)

O Cobalto-60 é obtido através do bombardeamento por nêutrons do isótopo estável Co 59. Suas principais características são: - Meia - Vida = 5,24 anos - Energia da Radiação = 1,17 e 1,33 MeV b) Irídio - 192 (192Ir) O Irídio-192 é obtido a partir do bombardeamento com nêutrons do isótopo estável Ir-191. Suas principais características são: - Meia - Vida = 74,4 dias - Energia da Radiação = 0,137 a 0,65 MeV

d) Césio - 137 (137Cs)

O Césio-137 é um dos produtos da fissão do Urânio-235. Este é extraído através de processos químicos que o separam do Urânio combustível e dos outros produtos de fissão. Suas principais características são: - Meia - Vida = 33 anos - Energia de Radiação = 0,66 MeV

Ensaio Radiográfico Elementos e suas características

c) Túlio -170 (170Tu)

O Túlio-170 é obtido com o bombardeamento por nêutrons do isótopo estável, Túlio - 169. Como esse material é extremamente difícil de produzir, o material é geralmente manuseado sob a forma de óxido. Suas principais características são: - Energia de Radiação: 0, 084 e 0,54 MeV. - Meia - Vida = 127 dias e) Selênio - 75 (75Se) - Meia-vida = 125 dias - Energia das Radiações = de 0,006 a 0,405 MeV - Faixa de utilização mais efetiva = 4 a 30 mm de aço É um radioisótopo de uso recente na indústria, proporcionando uma qualidade muito boa de imagem, assemelhando-se à qualidade dos Raios-X.

Ensaio Radiográfico O aparelho de Gamagrafia _Os irradiadores Gama compõe-se basicamente de três componentes fundamentais: Uma blindagem, uma fonte radioativa (encapsulada) e um dispositivo (elétrico ou mecânico) para expor essa fonte.

_As blindagens podem ser constituídas de diversos materiais, mas geralmente são feitas de Chumbo ou Urânio exaurido; sendo contida dentro de um recipiente externo de aço para proteção contra choques mecânicos.

_Esquema de um aparelho Gamográfico

Ensaio Radiográfico ISÓTOPO

ENERGIA (MeV)

EQUIV. RX (KVp)

Co 60

1,17 E 1,33

2000 KV

60 A 205

Cs 137

0,66

500 KV

20 A 80

400 KV

10

Ir 192

0,46 - 0,61

PENETRAÇÃO (mm)

A 40

Ensaio Radiográfico Técnicas de exposição e obtenção de imagens PAREDE SIMPLES

_É chamada assim devido ao arranjo entre a fonte de radiação; a peça e o filme. Somente a seção da peça que está próximo ao filme será inspecionada e a projeção será apenas de uma espessura do material

Ensaio Radiográfico PANORÂMICA _Geralmente utilizada nas radiografias de tubos ou

estruturas tubulares, usando um aparelho móvel ou alguns aparelhos de Gamagrafia, nada mais é do que várias paredes simples.

Ensaio Radiográfico PAREDE DUPLA _Essa técnica consiste em ter a visão dos dois lados da peça na

mesma imagem, e dividi-se em Parede Parede Dupla Vista Simples e Parede Dupla Vista Dupla

Parede Dupla Vista Simples _Nessa técnica o feixe proveniente da fonte fica perpendicular a

seção da peça a ser inspecionada e a imagem dos dois lados se sobrepõe no filme

Ensaio Radiográfico Parede Dupla Vista Dupla _Nessa técnica o feixe proveniente da fonte fica ângulado coma

seção da peça a ser inspecionada e a imagem dos dois lados não se sobrepõe no filme

Ensaio Radiográfico Filmes Radiográficos _Filmes são usados como meio de registro, pois a sua emulsão depois de ser sensibilizada pela radiação e posteriormente processada, irá mostrar as diferenças de quantidade e intensidade da radiação que ultrapassou a peça, revelando as diferenças de densidade (grau de enegrecimento), as variações de espessura e grau de absorção da radiação . Como é o Filme? _Consiste de uma base, revestida pelos dois lados, com uma camada de emulsão contendo cristais de prata, usualmente o brometo de prata e posteriormente coberta com uma camada de gelatina como proteção.

Ensaio Radiográfico A qualidade na Imagem _Uma imagem de qualidade consiste em apresentar: definição, contraste, resolução e nitidez. Tipos de Filme _Existem vários tipos de filmes para raios-X industrial. Eles variam de acordo com a velocidade de resposta à radiação e granulação. Filmes de granulação ultra fina e muito fina apresentam um alto contraste mas são lentos e requerem comparativamente maiores quantidades de radiação na exposição para produzirem imagens com excelentes resolução de detalhes. Enquanto os de granulação fina e média apesar de menos contraste possuem uma qualidade de imagem aceitável e maior velocidade, exigindo menos radiação. Existem quatro classes de filmes, de acordo com algumas normas são elas: Classe 1, Classe 2, Classe3 e Classe 4.

Ensaio Radiográfico Classe 1 - Granulação ultra fina, alto contraste e qualidade , porém muito lentos,deve-se usar uma dose alta de radiação. Classe 2 - Granulação muito fina, e consegue-se um bom resultado quando usados com tela intensificadora. Classe 3 - Granulação fina, alto contraste e velocidade , é o filme mais utilizado na indústria em razão do atendimento em qualidade. Classe 4 - Granulação média, filme pouco usado na indústria devido a pobreza de detalhes. Todos as classes são encontrados nos tamanhos 3,1/2” x 17” ; 4,1/2 x 17” ou 14” x 17”


Contraste do filme _É a medida da diferença na densidade do filme em regiões expostas com diferentes quantidades de radiação. Densidade do filme _Num filme que é exposto à radiação, a densidade óptica ou grau de enegrecimento depende da quantidade de radiação absorvida pela emulsão radiográfica. Velocidade do filme _E um fator que determina a quantidade de radiação que o filme deve receber para obter uma dada densidade. A velocidade do filme varia com a granulação do filme. Quanto maior a granulação, maior será a velocidade do filme. Contraste do filme _É a medida da diferença na densidade do filme em regiões expostas com diferentes quantidades de radiação.


Acondicionamento dos Filmes _Existem 2 formas diferentes de acondicionamento para os filmes radiográficos industriais; os Cassetes e os Filme Holders (que se dividem em cardboard holders e flexible film holders ) Cassetes _O cassete é o termo usualmente aplicado aos protetores rígidos de filme. Podem ser de alumínio, magnésio ou outro material de baixa absorção na parte frontal e apresenta uma base mais robusta, inclusive com algum tipo de ecran, que protegerá o filme da radiação de fundo. São pesados e de difícil manuseio. Cardboard Holders ( Protetores de papelão revestido ) _São duráveis e econômicos e facilmente carregáveis com o filmes e ecrans. Possuem abas que evitam a entrada de luz em seu interior. Geralmente contam com proteção em sua base para evitar os efeitos nocivos da radiação de fundo. Flexible Film Holders ( Protet. flexíveis plásticos, emborrachados ou vinil ) Características idênticas aos Card boards


Telas Intensificadoras de imagem (ecrans/screens) _São utilizadas em contato direto com o filme. Têm como objetivos, intensificar a imagem e proteger o filme contra a radiação espalhada, retroespalhada e de fundo. Existem dois tipos de telas intensificadoras: as fluorescentes e as de chumbo. Telas Intensificadoras fluorescentes _São feitas e cristais de tungstato de cálcio ou outros cristais de sais químicos que tornam-se fluorescentes(emitem luz visível), quando bombardeados pelos raios-X. esses materiais têm a habilidade para converter a radiação- em fótons eletromagnéticos de luz visível, no espectro ultravioleta. Telas Intensificadoras de chumbo _Estas telas de chumbo e óxido de chumbo são muito utilizadas em radiografia industrial. Quando usadas adequadamente melhoram o contraste da imagem e a sensibilidade final da radiografia.


_Equipe radiológica posicionando o filme para um ensaio radiográfico ( uso de Flexible Film Holders ( Protet. flexíveis plásticos, emborrachados ou vinil )


Processamento de filmes

_O processamento de filmes se divide em 5 etapas: revelação , banho, fixação, banho e secagem.

Revelador

_O revelador tem a função de escurecer as partes da emulsão que foram expostas.

Banho de parada _É usado para interromper rapidamente a ação do revelador.

Solução fixadora _Após a revelação, a emulsão contem ainda todos os grãos de brometo de prata não expostos e não revelados. Estes brometos devem ser removidos da emulsão se a imagem obtida for considerada permanente.

Banho de parada _É usado para interromper rapidamente a ação do fixador.

Secagem _Tem a finalidade de fazer evaporar a água da emulsão.

Ensaio Radiográfico Medidores Nucleares _São aparelhos que usam radiação para fins de medição de densidades, pressão, nível, espessura etc... _ algumas vantagens de sistemas que utilizam medidores nucleares: Segurança na resposta de uma inspeção. Realização do controle de qualidade sem contato com o material. Possibilidade de automação no sistema Economia de material Fácil instalação. Melhor uniformidade no produto Durabilidade do equipamento


Exemplos do uso de Medidores Nucleares em algumas indústrias MEDIDORES DE DENSIDADE ( Cs 137 e Sr 90)

Fab. de leite condensados

Fab. de prod. emborrachados

Fab. de sucos

Fab. de cimento

Fab. de doces

Fab. de cigarros

Fab. de espumas

Fab. de óleos

MEDIDORES DE NÍVEL ( Am 241, Co 60 e Cs137)

Fab. de bebidas enlatadas

Fab. de óleos enlatados

Prod. De sabão em pó

Prod. De sucrilhos

Medição de caldeiras

Medição de farelos

Medição de polpas

Ensaio Radiográfico MEDIDORES DE ESPESSURA ( Sr 90 e Kr 85)

Fab. de papéis

Fab. de lâminas metálicas

Fab. de plásticos

Fab. de tapetes de borracha

Fáb. de lâminas de vidro

Fab. de tecidos

Fab. de filmes em geral ( fotográficos e radiográficos ) MEDIDORES DE PESSÃO ( Co 60 e Cs 137)

Em Industrias Siderúrgicas e na Marinha( mercante e guerra) medição de pressão em caldeiras e em dutos

Ensaio Radiográfico Irradiadores de Grande Porte

O que são ? São instalações industriais de irradiação com fontes Gama

Ensaio Radiogr ico Quais as aplicações para o IGP? _Os Irradiadores se dividems em 4 categorias e são utilizados para uma variedade de propósitos em indústria , as principais utilizações são : Esterilização ou redução de contagem microbiológica em produtos médico-terapeutas e farmacêuticos, tais como seringas descartáveis, agulhas, ataduras, contonetes, mamadeiras etc. Preservação de alimentos Estudos dos efeitos da radiação em materiais Os IGPs no Brasil _No Brasil todos os Irradiadores são do tipo 4, utilizão uma fonte de Cobalto (Co 60) na faixa de 0,6 Mci, contam com uma blindagem biológica, pscina onde é armazenada a fonte radioativa quando não está em operação, e vários outros dispositivos de segurança , existem em atividade no Brasil 8(oito) irradiadores são eles:

Local Cotia-Sp

Ensaio Radiográfico Numero 02

Aplicação

Esterilização, preservação, pesquisa

Campinas-Sp

02

Irradiação de produtos comerciais

S.J.dos campos-Sp

01

Esterilização de produtos Cirúrgicos

Manaus-Am

01

Preservação de alimentos

_Existem ainda dois Irradiadores de Grande Porte no estado do Rio de Janeiro para pesquisa e irradiação de alimentos


Esterilização de materiais e alimentos

_Existem três tipos de procedimentos para esterilização de materiais e alimentos , que se diferenciam pela quantidade de dose absorvida pelo produto irradiado : a Radicidação, a Radurização e a Radapertização

Radicidação _Relacionado a desinfestação e a destruição de bactérias e parasitas , refere-se ao tratamento com aplicação de doses na faixa de 2 a 8 KGy, suficiente para reduzir a um número viável bactérias patogênicas a ponto que nenhuma seja detectável no material ou alimento tratado, quando este é examinado por qualquer método bacteriológico

Radurização _Relacionado ao tratamento usando doses de radiação entre 0,4 e 10 Kgy, suficiente o número de microorganismos patogênicos e a desinfestação de insetos prejudiciais ao alimento, aumentando assim sua qualidade e tempo de armazenamento.


Radapertização

_Corresponde ao material ou alimento “comercialmente estéril”,

uma vez que usando uma dose de radiação acima de10 Kgy, considerada alta pelos especialistas , tem-se o interesse de irradicar completamente todo e qualquer microorganismo patogênico e bactérias independente do tempo que este material ou alimento venha ficar armazenado desde que devidamente embalado. _Convém dizer-se que para materiais Médico-farmacêuticos e outros que não alimentos são utilizados somente os métodos de Radicidação e Radapertização .

Ensaio Radiográfico Irradiação de alimentos _Tem a intenção de conservar o alimento o maior tempo possível em

condições de consumo, adiando o brotamento, surgimento de bolor, conservando ainda todos os valores nutricionais do alimento . Com a irradiação esses alimentos duram bem mais possibilitando com isso maior segurança na hora de exportação. (certeza de que o produto chegue nas mãos do cliente ainda em condições de comercialização e consumo) Exemplos:

Batata não irradiado - brotamento entre 15 a 20 dias Batata irradiada - até 40 dias sem brotamento Mamão não irradiado - aparecimento de bolor entre 5 e 8 dias Mamão irradiado - até 20 dias sem aparecimento de bolor


Alimentos Irradiados X Alimentos Radioativos _No brasil têm-se ainda a falsa idéia de que alimentos irradiados tornam-se radioativos daí a pouca comercialização desses produtos nacionalmente Alimentos Irradiados _São alimentos expostos a uma dose controlada de radiação sem riscos a integridade física, molecular ou nutricional do alimento e livres de quaisquer microorganismo ou bactéria, portanto ideais para o consumo Alimentos Radioativos _São alimentos que entraram em contato físico com uma fonte radioativa e com isso emitem fótons de radiação e são completamente inadequados para o consumo

Ensaio Radiográfico Proteção Radiológica na Radiologia Industrial Nos END de raio X e Gamagrafia -Uso dos EPIs ( Equipamentos de proteção individual ) - Manter distância durante o ensaio - Isolamento da área do ensaio ( lei do quadrado da distância ) - Cuidado no manuseio da fonte - levar sempre um detector sonoro(Geiger) ao manusear a fonte

Ensaio Radiográfico Proteção Radiológica na Radiologia Industrial Nos Medidores nucleares -Sinalização adequada no local -Proteção física ( material deve estar protegido contra choques mecânicos) -Treinamento de pessoal -Monitoração periódica e adequada -Ensaio de fuga -Manuseio do equipamento sempre por pessoal qualificado

Ensaio Radiográfico Proteção Radiológica na Radiologia Industrial Nos Irradiadores de Grande Porte -Barreiras biológicas -Piscina para imersão da fonte com paredes protegidas contra abalos sísmicos -Treinamento de pessoal -Detectores de radiação espalhados por todo local(inclusive na água) -Sinalização das áres restritas -radioproteção baseada em três princípios : Redundância, Diversidade e Independência

Aula Radiologia Industrial

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