domingo, 24 de junio de 2012

Radiación: ¿Buena o Mala?





Con el desarrollo de las primeras armas nucleares se introdujo tambien el concepto de Radiación en nuestra sociedad. Desde entonces la idea de dicho concepto ha sido sobre todo negativa.

El termino radiación comprende muchas cosas. Cuando alguien menciona la palabra radiación, generalmente pensamos en la dañina radiación que queda en una explosión nuclear, desechos radiactivos, enfermedades,etc.,todo esto posiciona la palabra radiación en un pésimo concepto, sin embargo, el horno microondas, nuestros celulares, máquinas de rayos X, la radio, etc., son algunos de los beneficios de la radiación, de hecho la radiación está relacionada a la mayoría de los adelantos tecnológicos de los dos últimos siglos. En la amplia categoría de radiación caben todas estas cosas y mucho más.

En esta entrada se abordara que es la radiación, que tipo de radiación puede afectarnos, cómo nos afecta, cual son sus aplicaciones y cuales sus consecuencias, si bien es muy difícil cambiar la mala fama del concepto radiación, una mejor comprensión del tema lograra resaltar su importancia y dejar de temerle a los mitos que sobre el tema se originan.



¿Qué es la Radiación?





Definiremos al fenómeno de la radiación como un flujo de energía, que se transmite en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.


Radiación Electromagnética y el espectro electromagnético




La radiación electromagnética es la energía radiada en forma de una onda, como resultado del movimiento periódico de cargas eléctricas.


-Frecuencia: Es el número de veces que los campos electromagnéticos cambian de dirección o polaridad.-

La frecuencia de la radiación electromagnética está determinada por la frecuencia de la variación de los campos eléctricos y magnéticos de la fuente que la genera. Al conjunto de radiaciones de distintas frecuencias se denomina espectro electromagnético.


Espectro electromagnético 




El espectro electromagnético es un amplio rango de frecuencias. Nuestros ojos pueden detectar solo una fracción muy pequeña de todo el espectro, la luz visible. En orden creciente de la frecuencia, los diferentes tipos de radiación se denominan ondas de radio, microondas, infrarrojo luz visible, ultra violeta, rayos x y rayos gamma. Todas estas radiaciones se producen de diferentes formas y son detectadas d diferentes maneras pero todas son parte del espectro electromagnético y son fundamentalmente las misma cosa radiación electromagnética.



El amplio rango de frecuencias que presenta el espectro electromagnético abarca las siguientes formas de radiación:


Radio Am: La banda de radio de Amplitud Modulada (AM) comprende frecuencias entre 500-1,600kHz.Frecuencias aun más bajas 30-500kHz son utilizadas para comunicación marítima y área.

Onda Corta: 1,600 kHz-50 MHz, Son Utilizadas en comunicaciones, telefonía fija, celular o por radioaficionados.

Ondas de Radio FM y Televisión: Cubren frecuencias entre 50-900MHz.Radiaciones de muy alta frecuencia (400-1,500 MHz) son utilizadas en comunicaciones satelitales.

Microondas, Radar: Esta región alcanza frecuencias de hasta nos 30,000 MHz En los hornos convencionales de microondas alcanza 2,450 MHz

Infrarrojo: Región que comprende frecuencias más utilizadas en comunicación hasta las más bajas del espectro visible

Luz Visible: Son las que el ojo humano es capaz de detectar (450-750 Tera Hertz)

Ultravioleta: Frecuencias mayores a las del color violeta.

Rayos X: Radiación electromagnética proveniente de transiciones atómicas en la desaceleración d electrones, con energías muy considerables. (Rango de 30 a 3,000PHz, 50ª 5000 veces la frecuencia de la luz visible)

Radiación Gamma: Radiación emitida cuando un núcleo pasa de de un estado excitado a uno de menor energía. (Frecuencias superiores a 10^19 Hz)




Interacción de la radiación con la materia:



Para entender los efectos de los distintos tipos de radiación, es decir los procesos a través de los cuales la radiación interactúa con la materia, hay que tener una idea de la conformación de la materia.




A grandes razgos, la materia está conformada por átomos. Los átomos se constituyen de neutrones (carga neutra), protones (carga positiva) y electrones (carga negativa).Los neutrones y protones forman el núcleo y los electrones giran alrededor de este.






La disposición de los electrones en el átomo se rige teniendo en cuenta cierto orden, estando establecido por niveles de energía. Cada nivel de energía se corresponde con cierta orbita (de cierto radio) en la que se mueven los electrones alrededor del núcleo. Mientras más energía tenga más grande es la órbita que describen.

De esta forma excitar un electrón significa entregarle una cierta cantidad de energía para moverlo de un nivel de mayor cantidad de energía.




En caso de que la cantidad de energía entregada al electrón sea muy grande este puede ser liberado del átomo. (De esta forma el número de protones supera al de electrones, convirtiéndose el átomo en un ión positivo) Este proceso se denomina Ionización.




En la región del espectro electromagnético correspondiente a las altas frecuencias, las elevadas energías que posen los rayos X y rayos gamma, así como algunas radiaciones ultravioleta de alta frecuencia, distinguen a estos dos tipos de radiación del resto del espectro. Por lo tanto del punto de vista de la interacción de la radiación electromagnética con la materia se pueden diferenciar dos grandes grupos:


Radiaciones Ionizantes: La radiación ionizante tiene una gran cantidad de energía que le da la capacidad de causar cambios en los átomos mediante el proceso de ionización. Este tipo de radiación abarca los rayos X y rayos gamma, así como algunas radiaciones ultravioleta de lata frecuencia



Radiaciones no Ionizantes: La radiación no ionizante tiene menos energía que la radiación ionizante. Cuando. Este tipo de radiación con los átomos, no produce ionización (de ahí su nombre). Las señales de radio y televisión, microondas y rayos láser, son tipos de radiación no ionizantes.


El resultado de la acción de las radiaciones sobre los sistemas biológicos varía fuertemente según sean sus frecuencias e intensidades. Generalmente se considera que los efectos de la exposición a la radiación son proporcionales a la cantidad de energía depositada en los tejidos.

La capacidad de daño de una cantidad de radiación puede ser expresada en un numero a través de una magnitud definida como dosis equivalente, esta se expresa en unidades de energía por unidad de masa, su unidad es el Sievert, 1Sv= 1 joule / Kilogramo y la unidad antigua es el Rem, 1 Rem = 0.01Sv.





Efectos Biológicos de las Radiaciones:




Un efecto biológico ocurre cuando la exposición provoca algún cambio fisiológico detectable en el sistema biológico, mientras que un efecto adverso en la salud sucede cuando el efecto biológico esta fuera del rango normal como para que el mismo pueda ser reparado o regenerado por el cuerpo y por lo tanto conduce a un detrimento de la salud.

Las radiaciones no ionizantes no son lo suficientemente energéticas como para quebrar las moléculas del ADN lo cual generalmente desencadena o activa la etapa inicial del cáncer. Las energías asociadas a las radiaciones no ionizantes pueden provocar a lo mucho movimientos rotacionales o vibracionales de las moléculas, por lo tanto la absorción de este tipo de radiación trae asociado un aumento en el movimiento aleatorio de las moléculas es decir un incremento en su energía cinética media, este movimiento es calor y el incremento o variación en la energía cinética media de las moléculas es la temperatura.

De este modo el efecto biológico principal de las radiaciones no ionizantes en sus niveles altos es la generación de calor en el tejido corporal.

A nivel biológico los dos mecanismos principales de acción de la radiación son la ionización y la ruptura de uniones químicas de las moléculas. Que se logra con la exposición a radicaciones Ionizantes.

La secuencia de eventos que ocurren en organismos vivos expuestos a radiación comienza con la absorción de la energía de radiación. Esta energía ganada conduce al proceso de Ionizacion, lo cual afecta bastante , pues en las uniones entre atomos los electrones juegan un papel fundameltal, ya que las uniones se forman por átomos que comparten electrones y sin electrones se pierden eatas uniones.  La energía es entonces transmitida entre moléculas adyacentes del tejido propagándose para alcanzar efectos, sub-microscópicos, microscópicos o macroscópicos.

Los daños por radiación pueden ser reparables o no. Si un daño es irreversible la consecuencia es la muerte de la célula, mientras que si es reparable, se recupera de la lesión, pero habrá posibilidad de transmitir mutaciones al multiplicarse dicha célula.

En vista de los efectos biológicos de la radiación, es importante determinar el posible riesgo de distintos niveles de exposición, sin embargo la misma exposición a la radiación en diferentes partes del cuerpo puede tener resultados muy distintos.


Veamos los efectos de las radiaciones acerca de una dosis de radiación aplicada en todo nuestro cuerpo:

• 0 a 5 rem recibidos en un corto período, o durante un largo período son seguro (no esperamos que los efectos observables de la salud)

• 5 a 10 rem recibidos en un corto período, o durante un largo período siguen seguros. En este nivel, el efecto es inexistente o muy pequeño para observar.

• Con 10 - 50 rems recibidos en un corto período, o durante un largo periodo no esperamos efectos observables en la salud, aunque por encima de 10 rem las posibilidades de contraer cáncer aumentan ligeramente. También podemos ver a corto plazo que las células de la sangre disminuyen para las dosis de alrededor de 50 rem recibidos en cuestión de minutos.

• 50 a 100 rem recibidos en un corto período de tiempo,  probablemente causen algunos efectos observables a la salud y recibidos a través de un largo período aumentará sus probabilidades de contraer cáncer. Por encima de 50 rem podemos ver algunos cambios en las células sanguíneas, pero el sistema de la sangre se recupera rápidamente.

• 100 a 200 rems recibidos en un corto período de tiempo provocarán náuseas y fatiga. 100 a 200 rems recibidos durante un largo período aumentará sus probabilidades de contraer cáncer.

• 200 a 300 rems recibidos en un corto período de tiempo provocarán náuseas y los vómitos dentro de 24 a 48 horas. La atención médica debe ser buscada en este caso.

• 300 a 500 rem recibidos en un período corto causaran náuseas, vómitos y diarrea en pocas horas. La pérdida de pelo y el apetito se produce dentro de una semana. La atención médica debe ser buscada por la supervivencia, la mitad de las personas expuestas a la radiación en este nivel va a morir si no reciben atención médica.

• 500 - 1.200 rem en un corto período de tiempo es probable que conduzcan a la muerte en pocos días.

• > 10.000 rem en un corto período de tiempo dará lugar a la muerte en pocas horas.



 Sin embargo, muchos de los que reciben una dosis de digamos 100 rem no tendrán efectos en la salud de larga duración. Esto es como tantas otras cosas en nuestras vidas. Si comemos un alto contenido de colesterol,  algunos de nosotros puede terminar con las enfermedades del corazón. Pero eso no es ciertosucede en todos, y algunos pueden comer de esta manera para toda la vida y no tener síntomas de la enfermedad de corazón. Pero tampoco es totalmente aleatorio. Gracias a que la radiación se ha estudiado tanto, hay algunas cosas que podemos decir con certeza que se aplican a la mayoría de la población. Podemos decir que para una baja dosis de radiación (<10 rem), el riesgo de cáncer es muy pequeño, demasiado pequeño para tener un impacto observable en la salud de la población, sin embargo, si la dosis de radiación es bastante grande y es aplicada en un período corto de tiempo, por ejemplo 1000 rem, causará que la persona enferme gravemente y muera.


Los efectos de salud mencionados anteriormente son para una dosis de radiación a todo el cuerpo. Si la radiación se da a un área más pequeña del cuerpo, hay otros efectos que pueden ocurrir, pero la enfermedad o la muerte no se esperan generalmente, a menos que se indique.

• 40 o más rem a nivel local  bastan para que los ojos desarrollen cataratas.

• 100 - 500 rem o más pueden causar la pérdida de cabello para una sección del cuerpo que tiene el pelo.

• 200 rem o más localmente a la piel puede causar enrojecimiento de la piel (similar a una quemadura de sol).

• 1.000 rem o más pueden causar una ruptura de la mucosa intestinal, dando lugar a una hemorragia interna, que puede conducir a la enfermedad y la muerte cuando la dosis es en el abdomen.

• > 1.500 rem o más localmente a la piel puede causar enrojecimiento de la piel y ampollas.



Aplicación de la Radiación Ionizante en la industria:


No todo son contras, la radiación también es muy beneficiosa e incluso indispensable para algunas actividades de nuestra vida diaria. Como ya quedo en claro en que puede aplicarse la gama de radiaciones no ionizantes cuando hablamos del espectro electromagnético, ahora nos enfocaremos a los usos de la radiación Ionizante y su aplicación en la medicina y la industria.

Aplicaciones medicinales:




Entre las principales funciones de la radiación en esta área sobresalen los tratamientos de diagnostico, ya sea como radiografías, fluoroscopía, tomografía o dosimetría ósea. Los exámenes de rayos X son ejemplo más típico de estos. Las aplicaciones de diagnostico están caracterizadas por ser dosis relativamente bajas.

Para aplicaciones terapéuticas se  involucran niveles de dosis más elevados en determinadas regiones del cuerpo humano para erradicar enfermedades, principalmente cáncer o para aliviar síntomas.

La radioterapia es utilizada principalmente para el tratamiento del cáncer donde la intención es entregar una dosis letal al tejido maligno dentro de un área bien definida, evitando la exposición a tejido sano.



Aplicaciones Industriales:





En númerosas instalaciones nos es muy familiar encontrarnos con aparatos de rayos X ya sea en el aeropuerto o revisión de camiones, etc., esto esta demás.

Pero otras de las aplicaciones más utilizadas son para la esterilización de productos médicos y farmacéuticos, y la preservación de alimentos, síntesis y modificación de polímeros, y la erradicación de insectos. Estas utilizan rayos gamma, haces de electrones y rayos X.


En el caso de la irradiación de alimentos, según la dosis suministrada los efectos pueden ser eliminación de insectos y/o parásitos, demorar procesos como la maduración de frutas y vegetales así como esterilizar alimentos eliminando paracitos y bacterias. Cabe mencionar que la irradiación de alimentos no los vuelve radioactivos, debido al control de las dosis suministradas en único efecto secundario posible resulta en un pequeño aumento de temperatura.







Como conclusión, podemos encontrar pequeñas cantidades de materiales radioactivos  en nuestros cuerpos, en productos de uso diario, en el suelo, materiales de construcción, etc, son parte natural de nuestra vida diaria. Comúnmente encontramos dispositivos radiactivos tales como maquinas de rayos x en hospitales o el aeropuerto. Usamos la radiación por sus usos benéficos tales como diagnósticos en medicina para detectar enfermedades e incluso combatirlas. la radiación esta por todos lados, pero no es algo a lo que tengamos que temer, esta nos resulta muy beneficiosa, pero tenemos que manejarla con cuidado y de manera responsable pues también puede ser muy peligrosa e incluso letal usada de manera descuidada.


Fuentes:

Si quieres obtener mas información puedes consultar el siguiente enlace:


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