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Centro de Enfermagem Técnica - CENTEC

Radiologia Industrial

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Belém-Pará

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CENTEC - Centro de Enfermagem Técnica

Professor Jerry Williamis l. AlvesJerry Williamis l. AlvesJerry Williamis l. AlvesJerry Williamis l. Alves

Disciplina

Radiologia Industrial

Aluno (a): Turma

Radiologia IndustrialRadiologia IndustrialRadiologia IndustrialRadiologia Industrial

INTRODUÇÃO Quando pensamos em aeronaves,

automóveis, metrô, trens, navios, submarinos, entre outros, não imaginamos que todas estas máquinas não poderiam ter um bom desempenho se não fossem a qualidade do projeto mecânico dos materiais envolvidos no processo de fabricação, montagem, inspeção e manutenção destas máquinas.

Todo esse elevado grau de tecnologia foi desenvolvido e aplicado para um fim comum, que é assegurar e proteger a vida daqueles que dependem de alguma forma, do bom funcionamento dessas máquinas, quer sejam nas indústrias automobilísticas, petróleo e petroquímicas, geração de energia inclusive nuclear, siderúrgica, naval e aeronáutica.

Hoje no mundo moderno, a globalização nestes segmentos industriais fez aumentar o número de projetos e produtos de forma multinacional. Usinas elétricas, plantas petroquímicas, aviões, podem ser projetados em um país e construídos em outro, com equipamentos e matéria prima fornecidos pelo mundo todo. Esta revolução global tem como conseqüência a corrida por custos menores e pressão da concorrência. Sendo assim, como garantir que os materiais, componentes e processos utilizados tenham a qualidade requerida? Como garantir a isenção de defeitos que possam comprometer o desempenho das peças? Como melhorar novos métodos e processos e testar novos materiais?

Ensaios Não Destrutivos

As respostas para os questionamentos anteriores estão, em grande parte, na inspeção e consequentemente na aplicação dos Ensaios Não Destrutivos.

Um dos avanços tecnológicos mais importantes na engenharia pode ser atribuído aos ensaios não destrutivos. Eles investigam a sanidade dos materiais sem, contudo, destruí-los ou introduzir quaisquer alterações nas suas características.

Aplicados na inspeção de matéria prima, no controle de processos de fabricação e inspeção final, os ensaios não destrutivos constituem uma das ferramentas indispensáveis para o controle da qualidade dos produtos produzidos pela indústria moderna.

Esquema da inspeção de um produto

Quando se deseja inspecionar

peças com finalidade de investigar sobre defeitos internos, a Radiografia e o Ultra-som são poderosos métodos que podem detectar com alta sensibilidade descontinuidades com poucos milímetros de extensão. Usados principalmente nas indústrias de petróleo e petroquímica, nuclear, alimentícia, farmacêutica,

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geração de energia para inspeção principalmente de soldas e fundidos, e ainda na indústria bélica para inspeção de explosivos, armamento e mísseis, a radiografia e o ultra-som desempenham papel importante na comprovação da qualidade da peça ou componente em conformidade com os requisitos das normas, especificações e códigos de fabricação. Usados também na qualificação de soldadores e operadores de soldagem, a radiografia e ultra-som proporcionam registros importantes para a documentação da qualidade.

DESCRIÇÃO DO MÉTODO A radiografia é um método usado

para inspeção não destrutiva que se baseia na absorção diferenciada da radiação penetrante pela peça que está sendo inspecionada. Devido às diferenças na densidade e variações na espessura do material, ou mesmo diferenças nas características de absorção causadas por variações na composição do material, diferentes regiões de uma peça absorverão quantidades diferentes da radiação penetrante. Essa absorção diferenciada da radiação poderá ser detectada através de um filme, ou através de um tubo de imagem ou mesmo medida por detectores eletrônicos de radiação. Essa variação na quantidade de radiação absorvida, detectada através de um meio, irá nos indicar, entre outras coisas, a existência de uma falha interna ou defeito no material.

Esquema do processo radiológico industrial

A radiografia industrial é então usada para detectar variação de uma região de um determinado material que apresenta uma diferença em espessura ou densidade comparada com uma região vizinha, em outras palavras, a radiografia é um método capaz de detectar com boa sensibilidade defeitos volumétricos. Isto quer dizer que a capacidade do processo de detectar defeitos com pequenas espessuras em planos perpendiculares ao feixe, como trinca dependerá da técnica de ensaio realizado.

Defeitos volumétricos como vazios e inclusões que apresentam uma espessura variável em todas as direções serão facilmente detectados desde que não sejam muito pequenos em relação à espessura da peça. TIPOS DE ENSAIOS INDUSTRIAIS Ensaios por raios-X

Funcionamento a partir de tubos catódicos semelhantes aos da medicina, porém, devida a baixa corrente possui anodo fixo. Em sua maioria são equipamentos portáteis divididos em painel de controle e unidade geradora, separados por longos cabos (20 a 30 m). São usados em peças finas ou ligas metálicas leves.

Tubos de raios-x industriais

Raios-x portáteis

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Ensaios por raios gama A Gamagrafia é mais utilizada para inspeção de peças mais grossas (superiores a 30 mm) através da radiação emitida por radioisótopos através do decaimento radioativo (irradiadores).

Esquema de um irradiador de Gamagrafia

com fonte segura A blindagem deste material se dá na região denominada porta-fonte, e é feita com urânio exaurido em um compartimento de aço. Principais fontes utilizadas: • Cobalto-60(60Co):

Meia-vida de 5,2 anos, energia 1,2 MeV, utilização: aço 60 a 200 mm.

• Irídio-192(192Ir): Meia-vida de 77,4 dias, energia 0,5 MeV, utilização: aço 10 a 40 mm.

• Túlio-170(170Tu): Meia-vida de 127 dias, energia 0,2 MeV, utilização: aço 1 a 10 mm.

• Selênio-75(75Se): Meia-vida de 119,7 dias, energia 0,01 MeV, utilização: aço 4 a 30 mm.

Assim como na fonte de raios-X, o dispositivo gama permite que o operador trabalhe com um acionador a uma distância segura, o que permite o respeito a todas as normas de segurança exigidas pela legislação.

Irradiador com fonte de Selênio-75

Irradiador vista interna

Irradiadores de cobalto-60

Ensaios por aceleradores lineares

Os aceleradores lineares são similares aos aparelhos convencionais de raios-x, no entanto, os elétrons acelerados são provenientes de uma onda elétrica de alta frequência ao longo de um tubo retilíneo. Estes equipamentos são usados para a investigação de peças com espessura acima de 100 mm de aço e possuem as seguintes vantagens: • Espessura reduzida • Tempo de exposição reduzido • Maior rendimento na conversão em radiação

Acelerador linear para peças de aço com

espessura entre 20 e 300 mm

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PROCESSOS DE FORMAÇÃO DAS IMAGENS

Os filmes radiográficos industriais compostos por uma emulsão e uma base, diferem pouco dos filmes médicos. Nestes filmes a emulsão é composta por uma camada gelatina (0,025 mm) que contém minúsculos cristais de brometo de prata. Os cristais de brometo de prata presentes na emulsão quando atingidos pela radiação, torna-se sucessível a reagir com um produto químico denominado revelador. O revelador atua sobre esses cristais, provocando uma reação de redução que resulta em prata metálica negra.

Os locais do filme atingidos por uma maior quantidade de radiação apresentarão, após a ação do revelador, um número maior de grãos negros em relação as regiões menos atingidas. Desta forma, os filmes apresentarão áreas mais claras e mais escuras que comporão a imagem do objeto radiografado.

Filme industrial

Classificação dos filmes industriais Destacamos a seguir a classificação estabelecida pelo ASTM E-1815-96, que identifica os tipos de filme pela velocidade de exposição e sensibilidade: • Tipo I: granulação ultrafina, alto contraste e qualidade. Usado em metais leves ou pesados, seções espessas e sobe radiações com altos níveis de energia.

• Tipo II: granulação muito fina, alta velocidade e contraste, quando usado com telas intensificadoras de chumbo.

• Tipo III: granulação fina, alto contraste e velocidade. É o mais usado na radiologia industrial devido à qualidade e produtividade excelentes.

• Tipo IV: granulação média. Pouco usado na indústria.

Telas intensificadoras São telas que possuem por finalidade reduzir o tempo de exposição do filme nos ensaios radiográficos. São constituídas de finas lâminas de chumbo coladas sobre uma cartolina, que absorve a radiação secundária do ambiente da instalação radiográfica. Podemos resumir as finalidades destas telas em: • Gerar elétrons por efeito fotoelétrico ou Compton, produzindo fluxo adicional de radiação d diminuição do tempo de exposição do filme.

• Absorver ou filtrar a radiação secundária espalhada que pode atingir o filme, borrando a imagem e empobrecendo a definição.

Radiação retoespalhada que retorna ao filme e é

eliminada pela tela intensificadora

Sem telas (A) e com telas intessificadoras (B)

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Chassis industriais São fabricados na forma de um envelope plástico, flexível para acompanhar a curva das ou irregularidade da peça estudada. Dentro do chassi estão as telas intensificadoras e o filme.

Chassi de plástico industrial

Qualidade da imagem ([Q]) Na radiologia industrial, a qualidade da imagem ([Q]) é fundamental. Para julgar essa qualidade, são usadas pequenas peças [Q] sobre os objetos radiografados. O [Q] é uma pequena peça feita com material similar ao material da peça ensaiada, com forma geométrica simples e que contém algumas variações de forma bem definidas, tais como furos ou entalhes.

TÉCNICAS RADIOGRÁFICAS INDUSTRIAIS

As disposições e arranjos

geométricos entre a fonte de radiação, a peça e o filme, devem seguir algumas técnicas padrão utilizadas e recomendadas por normas e especificações internacionais.

Técnica de parede simples (PSVS) O feixe da radiação atravessa somente uma espessura do material estudado, projetando uma imagem que está perto do filme. É a técnica mais utilizada devido sua imagem ter melhor interpretação

Ilustração PSVS

Técnica de parede dupla vista simples (PDVS) Nesta técnica o feixe de radiação atravessa duas espessuras da peça, entretanto, projeta no filme somente a seção da peça que esta mais próxima a ele. É uma técnica frequentemente usada na inspeção de soldas de tubulações.

Ilustração PDVS

Técnica de parede dupla vista dupla (PDVD) Assim como na técnica anterior, a radiação atravessa duas espessuras, porém, nesta, a imagem projetada é das duas seções da peça. É usada para pequenas tubulações (inferiores a 89 mm).

Ilustração PDVD

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RADIOSCOPIA INDUSTRIAL

A radioscopia é o método usado para detectar a radiação de raios-x que emergem da peça numa tela fluorescente ou placa digitalizadora de imagens. As telas fluorescentes se baseiam no principio de que determinados sais (tungstato de cálcio, por exemplo) possuem a propriedade de emitir luz em intensidade proporcional à intensidade da radiação incidente sobre as peças. As imagens geradas podem ser visualizadas de forma direta, refletida em um espelho, ou ainda, ser capturada por uma câmera de vídeo para a analise do técnico. A radioscopia é usada principalmente no exame de peças pequenas, de espessura baixa como rodas de alumínio, pontas de eixos automotivos, carcaças de direção hidráulicas, pneus, blocos de motor fundidos em alumínio. Nos aeroportos é usada para verificação de bagagem, inspeção de componentes eletrônicos como circuitos integrados e transistores. Sua grande vantagem reside na rapidez do ensaio e em seu baixo custo. Em contrapartida, pode apresentar três limitações: • Não é possível inspecionar peças de alta densidade ou espessura, pois os raios-x não possuem energia suficiente para produzir uma imagem clara.

• A qualidade das imagens não é boa, devido a telas e sua distancia focal

• A visualização direta não permite a localização precisa de áreas defeituosas nas peças, o que pode ser irrelevante, pois, o objetivo em geral é saber se há o defeito e não sua localização.

Sistema de radioscopia analógica de

visualização indireta

DIGITALIZAÇÃO DE IMAGENS Os métodos de obtenção de

imagem através da radiação sem o uso do filme fotográfico, já está disponível a muitos anos, como por exemplo os sistemas de radioscopia com câmera de vídeo analógica em tempo real, que evoluíram para o CCD, tubos de raios X microfocus, e finalmente a digitalização da imagem analógica. Porem, nestes sistemas, por melhores que sejam, a qualidade da imagem intrínseca não é comparável à imagem do filme radiográfico convencional, restando assim pouca escolha para a substituição do filme.

Quando falamos em qualidade da imagem digital, estamos nos referindo à resolução da imagem. A resolução é definida como sendo a menor separação (distancia) entre dois pontos da imagem que podem ser distinguidas ou visualizadas. O olho humano é o observador final de uma imagem, assim em linguagem simples, a resolução seria "o que o olho consegue ver". A imagem digitalizada é formada por "pixels", ou seja, é a célula ou partícula que quando agrupadas formam a imagem digital. Cada "pixel" possui uma única tonalidade de cor e possui a mesma medida horizontal e vertical.

O número de "pixels' lineares existentes em uma medida padrão, tal como milímetro ou polegada (p.p.m ou em inglês d.p.m) defini a resolução, e é única para toda a imagem. Por exemplo, uma resolução de 6 p.p.m significa que existem 6 pixels em cada medida linear de 1 mm.

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Sempre haverá perda de qualidade e da resolução de uma imagem digitalizada, quando ampliamos outra imagem já digitalizada, a menos que se aumente a quantidade de pixels na mesma proporção da ampliação. Exemplos de graus de resolução diferentes para uma mesma imagem Portanto para avaliar a capacidade de resolução de diferentes sistemas de imagem a quantidade de pixels é fator determinante. Na radiografia digital industrial valores como 2500 x 3000 pixels são comuns para uma boa qualidade de imagem. Outro fator que mede a qualidade é o contraste entre dois pontos adjacentes como uma função da sua distância de separação. Isto é chamado de "Função Modulação de Transferência- MTS" que assume valores de 0 a 1 dependendo do sistema digital usado. Por exemplo, quanto maior for o valor do MTS mais facilmente será visualizada uma descontinuidade.

Processos de Digitalização da Imagem Radiográfica

Os processos de digitalização da imagem radiográfica são os seguintes: � Radiografia computadorizada � Dispositivo fotodiodo: Fluorescência do fósforo ou do Iodeto de césio

� Dispositivo detector: Direct Ray Radiografia Computadorizada (CR)

O método de Radiografia computadorizada (CR) utiliza uma tela contendo cristais de fósforo fotoestimulado. Os grãos de fósforo são cobertos por um substrato flexível e armazenam a energia da radiação incidente. Os elétrons são excitados por um feixe de laser que emitem uma luz proveniente dos pequenos elementos "pixels" da placa. A luz emitida produz é detectada eletronicamente, digitalizada e armazenada na memória do computador na forma de um sinal digital. A imagem produzida no final é comparável à um filme radiográfico tipo III ou seja de grãos grosseiros.

Telas Fluorescentes Outro método de digitalizar a

imagem é utilizar uma tela intensificadora fluorescente de fósforo ou iodeto de césio (CsI ) para converter Raios X ou gama em luz visível que é capturada por um fotodiodo. A qualidade da imagem final é similar ao método anterior CR. Método Direto (DR)

No processo direto, a energia da radiação é convertida diretamente em sinal elétrico através do detector o que previne perdas e aumenta a eficiência do sistema. Método de Digitalização de Filmes Radiográficos

Outro método existente para radiografia digital é a obtenção da imagem pelo scaneamento do filme radiográfico, usando um scanner especial de alta resolução. A vantagem desta técnica é passar para o computador a imagem do filme e através do programa, poder ampliar e estudar indicações de descontinuidades presentes na área de interesse. O arquivamento em meio eletrônico também traz vantagens. Radiografia Computadorizada (CR) Imagem Capturada pelo Método Direto (DR).

As principais vantagens da radiografia digital podem ser resumidas nos seguintes: � As placas de captura da imagem digital permitem uma ampla utilização em variadas condições de exposição, possibilitando reutilização imediata caso ocorrer erros na exposição, evitando assim perdas de material e tempo para no ensaio;

� A grande latitude de exposição das placas de captura digital permite a visualização da imagem radiográfica com somente uma pequena exposição à radiação, o que permite melhorar a proteção radiológica da instalação, melhorando a segurança;

� As placas de captura possuem longa durabilidade e de boa proteção

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mecânica, podendo operar em temperaturas de 10 a 35 0C, pesando 8 kg.

� Os programas de computador para análise da imagem digital são versáteis, permitindo ampliações localizadas da imagem propiciando maior segurança do laudo radiográfico. RADIOPROTEÇÃO NA INDÚSTRIA

A radioproteção na indústria não difere das demais áreas de aplicação das radiações ionizantes, tendo como norma principal a NN-3.01 “Diretrizes Básicas de Proteção Radiológica”, editadas pelo CNEN e harmonizadas com os regulamentos internacionais do assunto. A norma NN-6.04 “Funcionamento dos Serviços de radiologia Industrial” trata com especificidade a aplicação da radiografia e radioscopia industrial.

Uso do dosímetro

MEDIDORES NUCLEARES

Os medidores nucleares são equipamentos construídos com a finalidade de medi ou avaliar a densidade ou a espessura de produtos leves e os níveis de tanques que armazenam produtos líquidos ou sólidos. Estes equipamentos podem ser fixos ou portáteis. Irradiadores de grande porte Os irradiadores de grande porte são assim chamados por alojarem grandes atividades de radioisótopos, quase sempre do Cobalto-60. Tais atividades podem chegar até 6 Mci, pois a finalidade do uso de tais fontes de radiação é administrar altas doses em pouco tempo. É o caso da irradiação de

alimentos para tratamento de produtos industriais, esterilização de produtos, entre outros.

Controladores de espessura de papel

(fonte de Promécio-147)

Tratamento de alimentos O tratamento de alimentos através

da radiação gama para redução microbiana já é previsto pela legislação desde 1985. A irradiação é uma técnica bastante eficiente na conservação de alimentos, pois, reduz as perdas naturais causadas por processos fisiológicos (brotamento, maturação e envelhecimento), além de eliminar ou reduzir microorganismos, parasitas, e pragas, sem causar nenhum dano ao alimento. A grande vantagem deste método esta na possibilidade de esterilizar o produto em sua própria embalagem. Os métodos de irradiação são:

• Radurização: doses baixas (0,1 a 1 kGy) com a finalidade de inibir brotamento (batata, cebola, alho), retardar o período de maturação (frutas), destruição de fungos de frutas e hortaliças e controle de infecção de insetos e ácaros (cereais, farinhas, frutas).

• Radicidação (Radiopasteurização): doses intermediarias (1 a 10 kGy), com a finalidade de pasteurizar sucos, retardar a deterioração de carnes frescas, controle de Salmonela, entre outros.

• Radapertização (Esterilização): doses elevadas (10 a 70 kGy) na esterilização de carnes, diretas e outro produtos processados.