REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
TAD REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS DE POSTGRADO COORDINACIÓN DE POSTGRADO EN CIENCIAS DOCTORADO INTERDISCIPLINARIO EN CIENCIAS PORTADA MÉTODOS DE PREVENCIÓN EN EL PROCESO DE GAMMAGRAFÍA INDUSTRIAL: PROPUESTAS DE REDUCCIÓN DE RIESGO Tesis Doctoral presentada a la Universidad Simón Bolívar, como requisito parcial para optar al grado académico de Doctor en Ciencias POR: M.Sc. Ing. Eloy J. Cárdenas Realizado con la asesoría tutorial del Prof.: Dr. Laszlo Sajo-Bohus Caracas, Junio de 2015 i DEDICATORIA A mi Dios, Padre, Hijo y Espíritu Santo, a quien le debo mi vida y logros alcanzados. A mi amada Venezuela. A mi familia: Ileana y Eloy (mis padres), Gaby y Daniel (mis sobrinos), Jeannette, Elizabeth y Francisco (mis hermanas y cuñado). Para todos ustedes. ii AGRADECIMIENTOS A la Universidad Simón Bolívar y la Coordinación del Doctorado Interdisciplinario en Ciencias. Al Dr. Laszlo Sajo-Bohus: un gran y sabio tutor, mentor y ser humano; mi mayor y eterno agradecimiento por todo su apoyo. Al Dr. Josilto Aquino: Também você é um grande mentor e ser humano; eu te agradeço por todo o apoio, Deus te abençoe, hoje e sempre. A los expertos en física nuclear, protección y vigilancia radiológica: Miguel Zerpa, John Hunt, Carlos Redondo, Omar Vásquez, Eduardo Greaves, Haydn Barros y Carlos Álvarez,. A Astrid Flórez, por su inmensurable apoyo. A mis compañeros del Laboratorio de Física Nuclear, en especial María Teresa Barrera, por su apoyo incondicional. En general, a cada uno de mis amigos, compañeros de trabajo y conocidos que de alguna forma y de manera desinteresada me ayudaron a cumplir con mis diferentes compromisos a lo largo de este camino de re tos y logros Dios les bendiga. iii UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS DE POSTGRADO DOCTORADO INTERDISCIPLINARIO EN CIENCIAS MÉTODOS DE PREVENCIÓN EN EL PROCESO DE GAMMAGRAFIA INDUSTRIAL: PROPUESTAS DE REDUCCIÓN DE RIESGO Por: Eloy José Cárdenas Cárdenas Carnet: Nº:1288845 Tutor: Laszlo Sajo Bohus RESUMEN La gammagrafía industrial posee los mayores índices de accidentes radiológicos en el mundo. De acuerdo a datos estadísticos de la Organización Internacional de Energía Atómica (OIEA), el 48% de los accidentes radiológi cos ocurren en el sector industrial, en particular en el proceso de gammagrafía industrial con una frecuencia de 3,5 accidentes con fatalidad al año. Entre los efectos biológicos, se tienen los del tipo estocástico, los cuales no tienen un umbral de dosis definido y está relacionado con el cáncer y mutaciones genéticas; y los efectos del tipo determinístico, que se relacionan a dosis lo suficientemente altas como para ocasionar muerte celular. El propósito de la presente Tesis de Grado fue desarrollar métodos de reducción de riesgo en el proceso de gammagrafía industrial, que sean de mayor efectividad, y factibles desde un punto de vista de costo-beneficio, para la prevención de posibles afecciones a los TOES y público en general. Para lograr este propósito se llevo a cabo un diagnóstico del proceso de gammagrafía industrial, una simulación de Monte Carlo a un accidente radiológico sucedido en la ciudad de Turmero, el diseño de una propuesta de protocolo de auditoría técnica, la elaboración de una propuesta de plan de emergencias radiológicas (basado en los sistemas de gestión para la calidad y sistemas de gestión en seguridad y salud ocupacional), el diseño de una propuesta para la trazabilidad de fuentes radiactivas , vía GPS, y el desarrollo de un análisis costobeneficio de los métodos propuestos de reducción de riesgos. Palabras Clave: Gammagrafía Industrial, protección radiológica, accidente radiológico. iv UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS DE POSTGRADO DOCTORADO INTERDISCIPLINARIO EN CIENCIAS MÉTODOS DE PREVENCIÓN EN EL PROCESO DE GAMMAGRAFIA INDUSTRIAL: PROPUESTAS DE REDUCCIÓN DE RIESGO Por: Eloy José Cárdenas Cárdenas Carnet: Nº:1288845 Tutor: Laszlo Sajo Bohus ABSTRACT Industrial radiography has the highest rates of radiological accidents in the world. According to statistics from the International Atomic Energy Agency (IAEA), 48% of radiological accidents occur in the industrial sector, particularly in the process of industrial radiography with a frequency of 3.5 accidents with fatality per year. Among the biological effects of such accidents, there are stochastic effects, which do not have a defined threshold dose and is relates to cancer and genetic mutations, and deterministic effects, which are related to dose enough high to cause cell death. The purpose of this dissertation was to develop methods to reduce the risk level in the process of industrial radiography, which are most effective and feasible from the point of view of cost-benefit, to prevent any probability of injures to workers and general public. To achieve this purpose, an industrial radiography analysis was done; Monte Carlo simulation, of a radiological accident occurred in Turmero, was developed, a design of a proposed protocol technical audit was carried out, a radiological response plan, based on ISO 9000 quality management system and OHSAS 18000 occupational health & safety management system was developed; a proposal for traceability of radioactive sources, via GPS; finally, a cost-benefit analysis, of the proposed risk reduction methods was developed. Key words: Industrial radiography, radiological protection, radiological accident. v ÍNDICE DE CONTENIDO PORTADA...................................................................................................................................... i DEDICATORIA ............................................................................................................................. ii AGRADECIMIENTOS.................................................................................................................. iii RESUMEN ................................................................................................................................... iv ABSTRACT ................................................................................................................................... v ÍNDICE DE CONTENIDO ............................................................................................................ vi ÍNDICE DE TABLAS.................................................................................................................... ix ÍNDICE DE FIGURAS................................................................................................................... x INTRODUCCIÓN.......................................................................................................................... 1 CAPÍTULO I: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN ....................................................................... 4 1.1. Radiación ............................................................................................................................... 4 1.2. Justificación ........................................................................................................................... 8 1.3. Objetivos .............................................................................................................................. 10 1.3.1. General ...................................................................................................................... 10 1.3.2. Específicos.................................................................................................................. 10 1.4. Alcance y limitaciones ......................................................................................................... 10 1.4.1. Alcance....................................................................................................................... 10 1.4.2. Limitaciones ............................................................................................................... 11 CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO.............................................................................................. 12 2.1. Gammagrafía industrial ....................................................................................................... 12 2.2. Ventajas ............................................................................................................................... 13 2.3. Principio ............................................................................................................................... 13 2.4. Proceso................................................................................................................................ 18 vi 2.4.1. Equipos y accesorios........................................................................................................ 18 2.4.2. Densidad radiográfica ...................................................................................................... 20 2.5. Dosis y blindaje.................................................................................................................... 24 2.6. Riesgo asociado .................................................................................................................. 26 2.7. Efectos biológicos de la radiación ionizante ....................................................................... 28 2.8. Posibles causas-raíces........................................................................................................ 37 2.9. Cultura preventiva ............................................................................................................... 38 2.10. Protección radiológica ....................................................................................................... 38 2.10.1. Definición ........................................................................................................................ 38 2.10.2. Objetivos de la protección radiológica ........................................................................... 38 2.10.3. Premisas de la protección radiológica ........................................................................... 39 2.11. Límites anuales de dosis ................................................................................................... 39 2.12. Estimación de dosis y distancia ........................................................................................ 39 2.13. Auditorías ........................................................................................................................... 43 2.14. Plan de Emergencias Radiológicas (PER) ....................................................................... 43 2.15. Clasificación, señalización y demarcaje ........................................................................... 44 2.16. Monitoreo ........................................................................................................................... 45 2.17. Dosimetría ......................................................................................................................... 45 2.18. Transporte ......................................................................................................................... 45 2.19. Almacenaje ........................................................................................................................ 47 2.19. Vigilancia radiológica......................................................................................................... 47 2.20. Simulación ......................................................................................................................... 47 2.21. Sistemas de Gestión de la calidad y sistemas de gestión de seguridad y salud ocupacional ................................................................................................................................. 48 2.22. Análisis Costo - Beneficio.................................................................................................. 50 CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO ............................................................................... 51 vii 3.1. Fases de la investigación .................................................................................................... 51 3.2. Diagnóstico de la situación actual ....................................................................................... 52 3.3. Análisis de un accidente radiológico por práctica de gammagrafía industrial, a través de un método de simulación ...................................................................................................... 52 3.4. Modelo de auditoría al proceso de gammagrafía industrial ............................................... 53 3.5. Desarrollo del plan de emergencias radiológicas ............................................................... 54 3.6. Sistema de Rastreo Móvil de Fuentes Radiactivas (SRF) ................................................. 55 3.7. Análisis costo-beneficio de la aplicación de los métodos de prevención de riesgos propuestos en el proceso de gammagrafía industrial................................................................ 56 CAPÍTULO IV: RESULTADOS................................................................................................... 58 4.1. Diagnóstico .......................................................................................................................... 58 4.2. Síntesis de la encuesta realizada ....................................................................................... 59 4.3. Análisis de un accidente radiológico por práctica de gammagrafía industrial, a través de un método de simulación ...................................................................................................... 60 4.3.1. Acciones médicas realizadas ........................................................................................... 63 4.3.2. Resultados de la dosimetría biológica ............................................................................. 65 4.3.3. Simulación del accidente radiológico de Turmero, a través del programa Visual Monte Carlo ................................................................................................................................ 66 4.4. Modelo de auditoría al proceso de gammagrafía industrial ............................................... 72 4.5. Desarrollo del plan de emergencias radiológicas ............................................................... 79 4.4. Sistema de Rastreo Móvil de Fuentes Radiactivas (SRF) ................................................. 89 4.4. Análisis costo-beneficio de la aplicación de los métodos de prevención de riesgos propuestos en el proceso de gammagrafía industrial................................................................ 95 CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................... 101 5.1. Conclusiones ..................................................................................................................... 101 5.1. Recomendaciones ............................................................................................................. 103 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................................... 105 ANEXOS ................................................................................................................................... 109 viii ÍNDICE DE TABLAS 2.1. Radioisótopos empleados en la gammagrafía industrial 14 2.2. Clasificación de radioisótopos de acuerdo a su relativa radiotoxicidad 26 4.1. Resumen general del accidente radiológico de Turmero 60 4.2. Modelo de lista de verificación - Proceso de gammagrafía industrial 73 4.3. Referencias para el PER propuesto 81 4.4. Datos enviados por el SRF vía correo electrónico 94 4.5. Indemnizaciones estimadas para un TOE 98 ix ÍNDICE DE FIGURAS 1.1. Pierre Curie y Marie Curie; Diario de notas de Marie Curie 5 1.2. Medicina Radithor; Crema dental Doramad; Chicas de Radio 6 1.3. Modelo de causalidad de Bird 9 2.1. Gammagrafía Industrial 13 2.2. Importancia de los 3 tipos principales de interacción de la radiación con la materia. 15 2.3. Efecto fotoeléctrico 16 2.4. Efecto Compton 17 2.5. Producción de pares 17 2.6. Equipos y accesorios usados en la gammagrafía industrial 18 2.7. Esquema de una gammagrafía industrial 20 2.8. Ejemplos de placas gammagráficas 21 2.9. Esquemas típicos para el control de calidad de las soldaduras industriales 23 2.10. Configuración célula, cromosoma, gen de un cromosoma y ADN. 29 2.11. Estructura básica de la doble hélice 30 2.12. Tipos de efectos biológicos de las radiaciones ionizantes 34 2.13. Consecuencias en algunos casos de accidentes graves, en gammagrafía indus trial 36 2.14. Posibles causas raíces de accidentes radiológicos 37 2.15. Verificación del blindaje del contenedor 40 2.16. Tipos de señalización de zonas 44 2.17. Transporte de material radioactivo 46 x 2.18. Modelo de un sistema de gestión de la calidad basado en procesos 48 2.19. Modelo de un sistema de gestión de seguridad y salud ocupacional 49 3.1. El dispositivo de adquisición, transmisión de datos y demás componentes 56 4.1. Grado de satisfacción inicial de TOEs 59 4.2. Resumen gráfico y dramatización del accidente radiológico de Turmero 62 4.3. Evolución clínica de las lesiones post-exposición en manos del trabajador 1 64 4.4. Frecuencia de cromosomas dicéntricos vs céntricos en los trabajadores 65 4.5. Menú principal del programa VMC 67 4.6. Ubicación de la fuente a nivel de manos y configuración de la corrida de la simulación 68 4.7. Resultados de la corrida de simulación, a través del programa VMC 69 4.8. Posibles efectos estocásticos y determinísticos en el trabajador 1 70 4.9. Resultados de dosis local 71 4.10. Guía de protección radiológica: Gammagrafía Industrial 77 4.11. Escala INES 82 4.12. Flujograma del PER 88 4.13. Sistema de Rastreo Móvil de Fuentes Radiactivas (SRF) 90 4.14. Módulo microcontrolador y módulo Machine-to-Machine 91 4.15. El dispositivo de adquisición y demás componentes 92 4.16. Esquema del sistema de adquisición y transmisión de datos 93 4.17. Sistema de Rastreo Móvil de Fuentes Radiactivas (SRF) 95 4.18. Pasos usuales de protección radiológica en el proceso de gammagrafía industrial. 96 4.19. Costos en pasos de protección radiológica vs. Detrimento de la salud de TOEs y público en general 97 4.20. Pasos propuestos de protección radiológica en el proceso de gammagrafía industrial. 99 xi INTRODUCCIÓN El objeto es que las actividades de trabajo se realicen en conformidad a los estándares de calidad y seguridad, nacionales e internacionales. Al aumentar los niveles de seguridad radiológica, los costos son más altos (debido a la modificación de los recursos, pero se garantiza la seguridad de los TOES y del público en general, además de la integridad física de las fuentes radiactivas. En la actualidad, un gran número de organizaciones que proveen los servicios de gammagrafías industriales, procuran disminuir costos operacionales, evidentemente por motivos de rentabilidad. Sin embargo, muchos de los criterios bajo los cuales se busca disminuir dichos costos son basados, de manera subjetiva, en la concepción de que todo lo relacionado a protección radiológica son costos innecesarios, debido a que "no influyen directamente en el proceso". Estas medidas subjetivas pueden incrementar el nivel de riesgo por factores humanos, en cuanto a uno o más posibles accidentes radiológicos, con consecuencias graves, no solamente desde el punto de vista de protección radiológica, sino también desde el punto de vista económico y ambiental. Por consiguiente, la práctica de disminuir acciones (pasos) en seguridad radiológica, esperando beneficios económicos es errónea, de hecho, analizando la Ley Orgánica de Prevención de Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo (Lopcymat), podemos apreciar que en caso de accidentes, hay una correlación entre consecuencias del accidente y costos que se deben asumir por los daños ocasionados, de ahí que las indemnizaciones varíen, desde 10.280 hasta 17.990 Unidades Tributarias (U.T), sin contar el tratamiento médico, que pudiera llegar hasta 15.000 U.T adicionales por cada uno de los afectados. 1 Indudablemente, los costos operacionales relacionados con el seguimiento de las normas asociadas, son tales que benefician en muchos aspectos la compañía que ofrece el referido servicio. Conllevando a realizar gammagrafías industriales con los adecuados criterios de calidad, seguridad e higiene ocupacional y protección radiológica, durante su ejecución y en cuanto al transporte y almacenaje de las fuentes radiactivas. El contenido de la presente Tesis de Grado se encuentra estructurado de la siguiente manera: CAPÍTULO I: Proyecto de Investigación. Definición, historia, usos y consecuencias de la radiación; justificación del proyecto; objetivos, general y específicos del proyecto, respecto a los métodos de reducción de riesgo en el proceso de gammagrafía industrial, su alcance y limitantes. CAPÍTULO II: Marco Teórico. Gammagrafía industrial: definición, ventajas, principio, proceso, equipos, accesorios; densidad radiográfica; dosis y blindaje; riesgo asociado; efectos biológicos; causas-raíces; estimación de dosis y distancia; auditorías técnicas; plan de emergencias radiológicas; clasificación, señalización y demarcaje; monitoreo; dosimetría; transporte; almacenaje; vigilancia radiológica; simulación; sistemas de gestión para la calidad; sistemas de gestión de seguridad y salud ocupacional y análisis costo-beneficio. CAPÍTULO III: Marco Metodológico. Fases de la investigación, respecto a un diagnóstico del proceso de gammagrafía industrial; análisis de un accidente radiológico, a través de un método de simulación; modelo de auditoría al proceso de gammagrafía industrial; desarrollo del plan de emergencias radiológicas; sistema de Rastreo Móvil de Fuentes Radiactivas (SRF) y análisis costo-beneficio de la aplicación de los métodos de prevención de riesgos propuestos en el proceso de gammagrafía industrial. 2 CAPÍTULO IV: Resultados. Comprende el análisis e inferencias respecto a la información recopilada. Diagnóstico; análisis de un accidente radiológico por práctica de gammagrafía industrial, a través de un método de simulación; modelo de auditoría al proceso de gammagrafía industrial; desarrollo del plan de emergencias radiológicas; sistema de Rastreo Móvil de Fuentes Radiactivas (SRF) y análisis costo-beneficio de la aplicación de los métodos de prevención de riesgos propuestos en el proceso de gammagrafía industrial CAPÍTULO V: Conclusiones y Recomendaciones. Aspectos fi nales de la investigación. 3 CAPÍTULO I: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN 1.1. Radiación En la naturaleza hay ciertos elementos inestables, pudiendo emitir espontáneamente partículas o radiación, modificando la naturaleza o el estado de los núcleos de sus átomos. De ahí que la humanidad siempre ha estado expuesta a radiaciones ionizantes, durante sus 200 mil generaciones, debido a la presencia de sustancias radiactivas en la tierra y la radiación que llega desde el espacio exterior en forma de rayos cósmicos (UBA, 2011). No fue sino hasta fines del siglo XIX (1895) que pudieron ser obtenidas fuentes artificiales de radiación, con el descubrimiento de los rayos X, por Wilhelm Röntgen. Posteriormente, los aportes de diversos científicos, e ntre ellos Henri Becquerel y los esposos Pierre y Marie Curie; que permitieron ampliar las características fisico-químicas de las sustancias radiactivas (Nobel Prize, 2015). Cabe destacar que durante los estudios experimientales con sustancias radiactivas, llevados a cabo por los Curie, éstos llegaron a sufrir quemaduras y llagas constantemente en la piel, debido a que para esa época eran desconocidos los efectos dañinos de la radiación ionizante; en particular Madame Curie acostumbrabra a tener en sus bolsillos tubos de ensayo con microgramos de radio, entre otros radioisotopos, que tras muchas décadas de exposición a la radiación, aunque relativamente de bajo nivel, existe la probabilidad de que éste haya sido el origen de la leucemia que padeció (Adloff et al, 1999). En la figura 1.1., se reporta una fotografía de los esposos Curie (figura 1.1.a); en la figura 1.1.b se tiene la portada y una reproducción de la bitácora de 4 los Curie, que aún todavía debe ser manipulada con mucha atención por su contenido de materiales radiaoactivos (Factually, 2014). Figura 1.1. (a) Pierre Curie y Marie Curie; (b) Diario de notas de Marie Curie. Hasta los años sesenta hubo numerosos casos de utilización de sustancias radiactivas (Torio, Uranio, Radio) “que prometían mejorar la salud”. El Radithor era una mezcla de agua destilada con sales de Radio, que prometía tener “propiedades curativas”; la crema dental Doramad prometía aumentar el grado de defensa de los dientes y encías, debido al Torio que contenía ; las figuras 1.2.a y 1.2.b muestran dichos productos (Museum of Quakery, 2013; Oraug, s.f.). Por otra parte, ha habido registros que relacionan efectos cancerígenos por radiactividad. Respecto al consumo del Radithor, se tiene el caso de Eben Byers, el cual fue un empresario que usualmente ingería numerosas botellas de este producto, debido a que él creía que ayudaba a mejorar su salud, y llegó a tomar cerca de 1.400. Esto ocasionó que llegase a tener una significativa acumulación de radio en sus huesos, resultando en la pérdida de su mandíbula, generando abcesos en el cerebro (purulencia interna) y hoyos en el cráneo. Su muerte fue atribuida a diversos tipos de cáncer (Harvie, 2005). 5 Adicionalmente, ha habido registros de afecciones por radiactividad en la ejecución de labores de trabajo, tal es el caso de las llamadas “Radium Girls” (Chicas de Radio). Éstas mujeres utilizaban pequeñas brochas con radio para pintar las manecillas de los relojes, y generalmente mojaban con la boca la punta de la brocha (ver figura 1.2.c). Éste caso fue muy difundido, debido a las consecuencias que presentaron muchas de ellas, entra las cuales se tienen anemia, fracturas de huesos y necrosis en mandíbula (Gowin, 2014). Figura 1.2. (a) Medicina Radithor; (b) Crema dental Doramad; (c) Chicas de Radio. Según lo expuesto anteriormente, fue necesario iniciar estudios sobre los efectos de las dosis producidas por las radiaciones ionizantes en los seres vivos, principalmente seres humanos, lo cual permitió originar una disciplina denominada: protección radiológica (UBA, 2011). El nacimiento de esta disciplina requirió el desarrollo de normas, protocolos y procedimientos para proteger a los seres vivos de los efectos nocivos de las radiaciones ionizantes, evitando posibles accidentes radiológicos, derivados de la exposición no deseada; por ende, es de suma importancia evitar exponer a los trabajadores ocupacionalemente expuestos (TOE), y público en general. Se sugiere solamente utilizar radiaciones ionizantes cuando se justifique 6 adecuadamente o cuando los niveles de dosis se encuentren por debajo de los límites máximos permisibles (Stabin, 2007). No obstante, y más allá de los posibles riesgos, es innegable el aporte de las radiaciones ionizantes en nuestro vivir diario, ratificando así la importancia de su utilización con la adecuada protección. Entre las áreas que se benefician por su uso se mencionan: medicina, investigación e industria, entre otros (UBA, 2011). Se utilizan además técnicas nucleares, por ejemplo, en la medicina para diagnosticar y tratar enfermedades como el cáncer. En la industria alimenticia las altas dosis de radiación se utilizan para matar bacterias en los alimentos (desinfestación) y para extender la vida útil de los productos frescos. En perfilajes de pozo y gammagrafía i ndustrial; en productos comerciales, tales como detectores de humo y sistemas de alarma y control; en la investigación se utiliza en diversos estudios, como trazadores (UBA, 2011). Los principales accidentes radiológicos suceden durante la ejecución de la gammagrafía industrial, irradiadores industriales y radioterapia (CSN, 1996). En el caso específico de la gammagrafía industrial, también conocida como radiografía industrial, es importante mencionar que ésta es una técnica de ensayo no destructivo (END) de inspección de soldaduras en tuberías, tanques, entre otros, cuyo objetivo es estudiar su calidad e integridad física (IAEA, 1999a). Por sus características, su aplicación se extiende a la construcción y reparación de estructuras metálicas de gran escala, en las refinerías de petróleo, especialmente durante las paradas de planta, que son actividades de mantenimiento mayor preventivo en las diversas instalaciones (Ahonen, 2008). Esta técnica se caracteriza por tener uno de los mayores niveles de riesgo ocupacional, debido al manejo de fuentes radiactivas de rayos gamma con actividad a partir de 20 Ci, uso inapropiado de los equipos y poca supervisión, por realizarse, comúnmente, en lugares remotos (IAEA, 1999a). 7 En el campo laboral, de acuerdo a estudios de la Organización Internacional del Trabajo (OIT), los accidentes y enfermedades ocupacionales imponen, además de las razones humanas, éticas y legales, elevados costos a las empresas, a los trabajadores y la sociedad en general (OIT, 1981). Es por ello que a nivel nacional e internacional se han venido desarrollando una serie de instrumentos técnico-regulatorios, que permitan establecer y garantizar acciones en protección radiológica, en cada uno de los procesos y organizaciones laborales que pudiesen afectar la condición bio-psicosocial de los trabajadores y trabajadoras. 1.2. Justificación Un accidente es un evento con posibilidad de lesión; en el caso de los radiológicos, y como ya fue mencionado, relacionados a la utilización de irradiadores industriales (reactores nucleares) y práctica de radioterapia, en centros médicos; con la industria petrolera principalmente, la salud y las fuentes huérfanas en menor grado (IAEA, 1993). De acuerdo a datos estadísticos de la Organización Internacional de Energía Atómica (OIEA), el 48% de los accidentes radiológicos ocurren en el sector industrial, en particular durante el proceso de gammagrafía industrial con 200 accidentes fatales (entre 1994 y el 2000), con una frecuencia de 3,5 accidentes con fatalidad al año (IAEA, 1999a). No obstante, es de esperarse que el número de accidentes sea mayor por no reportarse todos; por lo tanto, hay una gran incertidumbre en los datos a nivel nacional. Para estimar el número de accidentes ocurridos, en el caso específico de la gammagrafía industrial, con menor incertidumbre se emplea el modelo de causalidad de Bird (ver Figura 1.3). 8 Figura 1.3. Modelo de causalidad de Bird. El modelo de Bird tiene la particularidad de estimar la frecuencia de accidentes específicos, desde un mayor a menor impacto, aún cuando no se diponga de datos restropectivos (ASSE, 2015). Aplicando las proporciones del modelo de Bird, se puede inferir que para el caso de 3,5 accidentes con fatalidad, existen en realidad 35 accidentes sin fatalidad, 1.050 accidentes leves al año y 2 .100 incidentes al año. En el caso de Venezuela, puede inferirse que si en la última década hubo 2 accidentes sin fatalidad, a causa de la gammagrafía industrial, la tendencia es que haya habido 6 accidentes leves y 120 incidentes. En base a lo expuesto, se justifica la presente investigación para proponer mejoras en el proceso de gammagrafía industrial, y por ende, garantizar ambientes de trabajo con un mayor nivel de seguridad, en materia de protección radiológica. 9 1.3. Objetivos 1.3.1. General Desarrollar métodos de reducción de riesgo en el proceso de gammagrafía industrial, que sean de mayor efectividad, y sean factibles desde un punto de vista de costo-beneficio, para la prevención de posibles afecciones a los TOEs y público en general. 1.3.2. Específicos Desarrollar un diagnóstico del proceso de gammagrafía industrial Simular un accidente, en base a un caso real, para evidenciar su utilidad en los estudios de eventos y contribuir a una mayor cultura preventiva Desarrollar una propuesta de protocolo de auditoría técnica Elaborar una propuesta de plan de emergencias radiológicas Desarrollar una propuesta para la trazabilidad de fuentes radiactivas Realizar un estudio costo-beneficio de los métodos propuestos de reducción de riesgos 1.4. Alcance y limitaciones 1.4.1. Alcance El presente trabajo se extiende a los sectores productivos donde se aplica el proceso de gammagrafía industrial, como lo son la construcción y reparación de estructuras metálicas de gran escala, en especial el análisis de la integridad física de las soldaduras en las refinerías de petróleo. 10 1.4.2. Limitaciones El estudio fue basado en información retrospectiva, pruebas de campo y entrevistas a expertos en materia de gammagrafía industrial y protección radiológica, con el objeto de recolectar la información de manera sistemática y para desarrollar los métodos propuestos de reducción de riesgos ocupacionales. 11 CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO 2.1. Gammagrafía industrial Un defecto de la soldadura entre dos secciones de una tubería o alguna otra falla en un componente fundido o de metal, podría tener consecuencias catastróficas al iniciarse la utilización de esa tubería u objeto (Fujifilm, s.f.). La gammagrafía industrial, también denominada industrial, es una técnica de ensayo no destructivo, destinada al control de calidad de soldaduras, en tuberías, tanques y estructuras metálicas, que en general es muy utilizada en las industrias petrolera, siderúrgica, naval, nuclear, entre otras (Ermacora, s.f.). En la Figura 2.1.a. se puede observar una actividad rutinaria de gammagrafía industrial, donde se encuentra un trabajador colocando la película en la estructura a ser ensayada, y los equipos, accesorios, medio de transporte y demás recursos utilizados; en la 2.1.b., se puede ver un grupo de trabajadores monitoreando los niveles de radiación en el área con un contador de radiación Geiger-Müller, con el objeto de verificar que los niveles de radiación se encuentran por debajo de los máximos permisibles de dosis. 12 Figura 2.1. Gammagrafía Industrial: (a) Disposición de fuente en el objeto de ensayo; (b) Lectura en el contador Geiger-Müller y manejo del telemando. 2.2. Ventajas Entre sus ventajas se tienen (CSN, 1996): Es un método relativamente económico. Puede ser usado en muchos materiales. Alto poder de penetración. Provee una imagen interna del material. Descubre errores de fabricación. Identifica discontinuidades estructurales. No es afectado por recubrimientos. El equipo es ligero y de fácil colocación, incluso en localidades de difícil acceso. 2.3. Principio El principio de la gammagrafía industrial, se basa en la utilización de una fuente que irradia a un determinado objeto de ensayo (tubería, placa, etc.), y en una película fotográfica sobrepuesta se forma una imagen del objeto, evidenciando posibles defectos que posea (CSN, 1996). 13 La radiación debe tener suficiente energía para penetrar directamente a través del objeto, pero con una atenuación suficientemente reducida al pasar por alguna posible fisura presente en dicho objeto (Fujifilm, s.f). El aumento de la transmisión a través de la fisura debe producir una imagen más oscura en la película revelada. La actividad de la fuente determina la cantidad de radiación disponible. Demasiada actividad pone un velo a la fotografía, oscureciéndola en toda su extensión y reduciendo la probabilidad de descubrir la fisura (Ortiz, s.f). El radioisótopo, o radionucleido, generalmente usado en la gammagrafía industrial es el Iridio-192, sin embargo pueden ser utilizados otros, tal y como puede observarse en la tabla 2.1, de acuerdo a diversas variables (IAEA, 1999a). Tabla 2.1. Radioisótopos empleados en la gammagrafía industrial. Radioisótopo Símbolo Número Másico (A) Energías Gamma (MeV) Espesor óptimo del acero (mm) Cesio Cs 137 Altas (0,662) 50 - 150 Cobalto Co 60 Altas (1,17 y 1,33) 50 - 100 Iridio Ir 192 Medias (0,2 - 1,4) 10 - 70 Iterbio Yb 169 Bajas (0,008 - 0,31) 2,5 - 1,5 Tulio Tm 170 Bajas 0,08 2,5 - 12,5 En este caso, puede apreciarse que, dependiendo del espesor (en mm), existe una amplia variedad de radioisótopos a usar, cuyos fotones pueden ser de baja energía gamma, por ejemplo, el caso del Tulio-170 (0,08 MeV, para un espesor 2,5-12,5 mm); de nivel medio de energía gamma, en el caso del Iridio192 (entre 0,2 y 1,4 MeV, para un espesor 10-70 mm); hasta alto nivel, respecto al Cobalto-60 (entre 1,17 y 1,33 MeV, para un espesor 50-150 mm). La transferencia lineal de energía o LET (Linear Energy Transfer) es una medida que indica la cantidad de energía "depositada" por la radiación en el 14 medio continuo que es atravesado por ella. Técnicamente se expresa como la energía transferida por unidad de longitud (Stabin, 2007). El valor de la LET depende tanto del tipo de radiación como de las características del medio material traspasado por ella. Además, existen 3 mecanismos principales de absorción de los rayos γ por la materia (Attix, 2004): Absorción o efecto fotoeléctrico Dispersión Compton Producción de pares En cada uno de ellos predomina un determinado rango de energía de la radiación incidente (ver la figura 2.2); de ahí la importancia de estos mecanismos en función de la energía de los rayos gamma y del número atómico Z del absorbente. Figura 2.2. Importancia de los 3 tipos principales de interacción de la radiación con la materia. 15 Se puede apreciar que en el efecto fotoeléctrico la transferencia de energía de los fotones gamma es inferior a 0,5 MeV (millones de electronvoltios); en el caso del efecto Compton, su rango de energía se encuentra entre 100 keV a 10 MeV, aproximadamente; la producción de pares empieza a dominar a partir de 10 MeV (UBA, 2011). El efecto Fotoeléctrico (ver la figura 2.3), consiste en la transferencia de energía de un fotón gamma incidente a un electrón atómico y éste es expulsado del átomo (UNIA, 2015). Figura 2.3. Efecto fotoeléctrico. Este efecto es importante en la absorción de radiación γ de baja energía por materiales pesados. El efecto Compton consiste en una colisión (inelástica) entre un fotón incidente y un electrón libre. El fotón original, pierde parte de su energía dependiendo del ángulo de dispersión, quedando el fotón dispersado con una energía menor (Attix, 2004). La energía que pierde pasa al electrón en forma de energía cinética y es expulsado (ver la figura 2.4). 16 Figura 2.4. Efecto Compton. La frecuencia o la longitud de onda de la radiación dispersada dependen únicamente del ángulo de dispersión (UBA, 2011). La producción de pares ocurre cuando hay un fotón gamma ingresa en el campo eléctrico intenso cercano al núcleo de un átomo; convirtiéndose en un electrón y en un positrón (Attix, 2004). La energía de rayos gamma del fotón debe ser igual al menos a la masa en reposo de un electrón y un positrón (1,022 MeV) para que la interacción sea posible (ver la figura 2.5). Figura 2.5. Producción de pares. 17 Luego de la producción de pares, el positrón se aniquilará con un electrón, emitiendo dos rayos gamma de 0,511 MeV, en dirección opuesta por conservación de momento lineal. La mayor probabilidad de ocurrencia tiene lugar con una energía de rayos gamma superior a 10 MeV, y en un material con un alto número atómico Z (UBA, 2011, UNIA, 2015). En el caso de las gammagrafías industriales; como los rayos empleados comúnmente son del tipo gamma, son de bajo LET, su energía será depositada lentamente, y antes de perderla toda, será capaz de atravesar un gran espesor de material. Esto explica el por qué se debe usar protección de plomo u otro metal pesado, de gran espesor, para la protección contra los rayos gamma (Foldiak, 1972). 2.4. Proceso 2.4.1. Equipos y accesorios El equipo contenedor y demás accesorios, pueden observarse en la figura 2.6: Figura 2.6. Equipos y accesorios usados en la gammagrafía industrial. 18 La fuente para el contenedor de proyección va acoplada en el extremo de un cable flexible llamado cable porta fuente. El extremo no activo de dicho cable sobresale del contenedor, y se halla sujeto por un anillo fijador que lo mantiene en el centro del blindaje. El tubo en "S" que atraviesa el blindaje, no permite a la radiación un camino recto hacia el exterior. Un tapón de tránsito cierra el orificio de salida y minimiza el efecto de que pueda dañarse el tubo en S (ISO, 2004a). Los componentes auxiliares del contenedor comprenden el telemando, el cable de control (manguera unida al telemando), llave de bloqueo, tubo guía y el colimador (para filtrar y direccionar los ra yos gamma hacia el objeto de estudio). Para utilizar el contenedor, la ventana se coloca cerca del objeto, el telemando y manguera se conectan al cable portafuente, al igual que el tubo guía que se conecta al otro extremo del contenedor. Para afianzar la manguera del cable en el contenedor se requiere rotar el anillo fijador que libera el cable portafuente (CSN, 1996). Al hacer girar la manivela, ésta arrastra el cable, haciendo que el portafuente se asome del contenedor y se desplace a lo largo del tubo guía hasta que la fuente alcance la ventana. El tubo guía y el colimador deben sujetarse firmemente con una cinta o mantenerse con un soporte estable para evitar cualquier movimiento, mientras la fuente entre en la ventana. Es cuando se hace girar la manivela en sentido inverso y la fuente se retrae (CSN, 1996). Entre las especificaciones técnicas generales de un equipo de gammagrafía, se tienen (Sentinel 2015): Materiales del contenedor de la fuente: Uranio empobrecido (actividad= 2,7-5,4 mCi) dentro de un blindaje tubular y accesorios de acero inoxidable, Tubo "S" de titanio, aluminio, latón, tungsteno y poliuretano Tubo-Guía: 30-40 cm de largo, 19-21 cm de ancho y 22-24 cm de alto Peso del equipo, incluyendo los accesorios ensamblados: entre 15-25 kg Capacidad máxima de contención de actividad, según radioisótopo: 192Ir= 150 Ci, 60Co= 65 mCi, 137Cs= 380 mCi, 75Se= 150 Ci, 169Yb= 20 Ci 19 Identificación: debe estar correctamente identificado mediante dos o más placas metálicas que indiquen la marca, modelo y número de serie, radionucleido contenido la actividad, fecha de calibración, nombre del fabricante, modelo y número de serie de la fuente, símbolo normalizado de radiación y la palabra “RADIACTIVO”. 2.4.2. Densidad radiográfica Las diferencias de atenuación producen diferencias en la ionización del material de la película radiográfica (bromuro de plata) y esto provoca que al ser revelada la película (placa), ésta muestre cambios de densidad radiográfica (Fujifilm, s.f), en diversas tonalidades claroscuras (ver figura 2.7). Figura 2.7. Esquema de una gammagrafía industrial: la intensidad absorbida por la película (placa), genera una impresión claroscura. Se puede observar una fuente gamma (p.e: Iridio-192) emite fotones a un objeto (tubería), el cual pudiera tener fisuras (defectos); una vez los fotones pasan las mismas, se produce una imagen en una película (placa); esta, puede tener diversos tonos claros u oscuros, de acuerdo a la energía depositada por los 20 fotones en el objeto. La fuente emite radiación gamma en todas las direcciones (4π) e incide sobre el objeto con un ángulo sólido dΩ (Fujifilm, s.f). De acuerdo a la referida figura, las zonas a y h, son las más oscuras; las zonas b y g son gris muy oscuro; la zonas c es gris; la zona d y f son gris claro, por ser la zona de mayor espesor; y finalmente la zona e es gris oscuro, debido a que los fotones atravesaron poco espesor, al estar ubicado ahí el defecto (fisura) como tal (ISO, 2004b). Ejemplos de diversas placas tomadas en campo, en la figura 2.8, muestran posibles escenarios en las soldaduras realizadas a unos gasoductos, tales como: (2.8.a) soldadura aceptable; (2.8.b) soldadura con porosidad agrupada, indicadora de posibles poros de gas atrapado, debido a una soldadura incorrecta o materiales defectuosos; (2.8.c) desalineación, debido a un inadecuado acoplamiento de las piezas a soldar (Ortiz, s.f.). Figura 2.8. Ejemplos de placas gammagráficas: (a) aceptable; (b) porosidad agrupada, (c) desalineación. 21 En perspectiva, si se observa una área oscura en la p laca (alta densidad radiográfica), puede deberse a un menor espesor o a la presencia de un material de menor densidad como escoria en una soldadura o una cavidad por gas atrapado en una pieza de fundición; en las áreas más claras (de menor densidad), puede deberse a secciones de mayor espesor o un material de mayor densidad, como una inclusión de tungsteno en una soldadura de arco eléctrico con electrodo de tungsteno y gas de protección (GE, 2007). Considerando la curva característica de la película industrial (placa), la densidad radiográfica de la película debe incrementarse exponencialmente, de manera logarítmica en un rango 0-3.5, dependiendo de la velocidad de impresión y el gradiente de la película, tal y como puede apreciarse en la ecuación 2.1 (Lee et al, 2004): D f ( E Bd 2 ) 2,303 e s 0 0,434 x (Ec. 2.1) En la misma, D= densidad radiográfica [adimensional]; fs =velocidad de impresión ó sensibilidad de la película a los rayos gamma [adimensional], E0=Exposición, la cual es la radiactividad [Ci] multiplicada por el tiempo, B= Factor Buildup [adimensional], d= distancia de la fuente a la placa [cm], δ=Gradiente logarítmico de la película ó contraste de la densidad [adimensional], μ= coeficiente lineal de absorción, x= espesor del material de ensayo [cm]. Como resultado, la densidad del perfil de un objeto, en una radiografía industrial, debe ser calculada considerando las especificaciones técnicas del fabricante (fs, E0 y δ), factor Buildup (debido a la radiación dispersada), y también la distancia de la fuente a la película, coeficiente lineal de absorción y espesor del material de ensayo (Fujifilm, s.f). El Buildup se refiere a un factor de corrección, para multiplicar con el valor obtenido al usar el coeficiente de atenuación, permitiendo obtener un valor mucho más cercano a la vida real, involucrando una mayor densidad radiográfica y, por ende, una mejor película (Singh et al, 2013). 22 Para hacer énfasis sobre cuáles factores influyen en la calidad de la película, estos se relacionan con la energía de absorción; el no considerar las variables contenidas en la referida ecuación, en los cálculos previos al proceso de gammagrafía industrial, como son el código de la tubería a estudiar y los factores Compton y Buildup, que dependen del número atómico (Z) del elemento (GE, 2007). Es de suma importancia, tomar en cuenta la ubicación de la fuente para la toma de placas, como se muestra en la figuras 2.9 (Fujifilm, s.f). Figura 2.9. (a) Esquemas típicos para el control de calidad de las soldaduras industriales. Desarrollo cotidiano; (b) Diagrama de un dispositivo radiográfico. Se puede observar que dependiendo de la ubicación, los fotones emitidos por la fuente tendrán que penetrar más o menos espesor del material a ensayar. La figura muestra una inadecuada posición de la fuente en las 2.9.a y 2.9.c, mientras que las 2.9.b y 2.9.d están colocadas de manera adecuada. Esto 23 puede conllevar incluso a realizar varias tomas de placas (en los casos donde no fueron bien ubicadas las fuentes), incidiendo en un mayor riesgo a los TOEs, debido a la repetición innecesaria de la actividad, ya que si estuviesen bien capacitados sabrían como ubicar la fuente de manera adecuada. En caso de descuido en la radiografía industrial, por parte del operador, por ejemplo, permanecer cerca del equipo u objeto, la intensidad transmitida será absorbida por el cuerpo humano. Éste es el primer factor que induce a un mayor nivel de riesgo, debido al desconocimiento, en algunos casos, del espesor del material a analizar, incidiendo en que un TOE sea posiblemente irradiado al fungir como blindaje (UBA, 2011). 2.5. Dosis y blindaje La variable Dosis (D) es igual al producto de la Dosis Inicial (D 0) por la atenuación al atravesar el blindaje (Chabot, s.f), es decir, su coeficiente de atenuación másica µ por su espesor T , de acuerdo a la energía del fotón y la densidad del material, en un ángulo sólido, tal y como se aprecia en la ecuación 2.2 (Dörschel et al, 1996). D D0e T (Ec. 2.2) En la cual: D= Dosis absorbida [Gy]; D 0= Dosis inicial [Gy]; μ=coeficiente absorción másica [m-1]; T=espesor del blindaje [m]. Por otra parte, si se toma en cuenta que la atenuación es de naturaleza exponencial, corresponde a una tasa de dosis de fotón primario blindado y, por consiguiente se considera el factor Buildup B (Chabot, s.f), que es la fracción de fluencia de fotones para atravesar un blindaje (ver ecuaciones 2.3, 2.4, 2.5 y 2.6). kSE en e T D T 4r 2 (Ec. 2.3) 24 En la cual: ΔD=Diferencial de dosis [Gy]; ΔT=Diferencial de tiempo [Hr]; k= Constante a tasa de dosis [adimensional]; S= Tasa de emisión [fotones/s]; E= Energía del fotón [MeV]; μen= Coeficiente másico de atenuación [m-1], ρ= densidad material (kg.m-3); r= Distancia fuente - punto de dosis (m) kSE en D 4r 2 (Ec. 2.4) En la cual: D Tasa de dosis (Gy.h-1). Considerando el efecto Compton como principal proceso de absorción, la Ec. 2.6 asume la forma de la Ec. 2.7: kSE en Be T D 4r 2 (Ec. 2.5) En la cual: B= Factor Buildup (adimensional) La expresión de Taylor para el factor Buildup, se basa en una suma de constantes del coeficiente del blindaje y el espesor. En caso de no conocer el B, por lo cual se hace una aproximación de suma de elementos, obtenemos la expresión final (Chabot, s.f): kSE en D [ A1e (11 ) T (1 A1 )e (1 2 ) T ] 4r 2 (Ec. 2.6) En la cual: A1, α1, α2 = Constantes energía-blindaje [adimensionales]. 25 2.6. Riesgo asociado Debido al gran número de radioisótopos empleados en diversas aplicaciones, es necesario presentar sus niveles de clasificación según su radiotoxicidad (IAEA, 1999a), los cuales son reportados en la Tabla 2.2. Tabla 2.2. Clasificación de radioisótopos de acuerdo a su relativa radiotoxicidad por unidad de actividad. Clase I Clase II Clase III Clase IV Muy altamente tóxico Altamente tóxico Moderadamente tóxico Ligeramente tóxico Sr-90 + Y-90 Ca-45 Na-22* Ga-72* I-132* H-3 Pb-120* + Bi-210 (Ra D + E) Fe-59* Na-24* As-74* Cs-137 mas Ba-137* Be-7* Po-210 Sr-89 P-32 As-76* La-140* C-14 At-211 Y-91 S-35 Br-82* Pr-143 F-18 Ru-106 mas Rh106* Cl-36 Rb-86* Pm-147 Cr-51* Ac-227 I-131* K-42* Ho-166* Ge-71 U-233 Ba-140* Sc-46* Zr-95* mas Nb-95* Nb-95* Lu-177* Tl-201* Pu-239 La-140 Sc-47 Mo-99* Ta-182* Am-241 Ce-144 mas Pr144* Sc-48 Tc-98 W-181* Cm-242 Sm-151 V-48* Rh-105* Re-183* Eu-154* Mn-52* Ir-190* Tm-170* Mn-54* Pd-103 mas Rh-103 Ag-105* Th-234* mas Pa234* Uranio natural* Mn-56* Ag-111 Pt-191 Fe-55 Pt-193* Co-58* Cd-109 mas Ag-109* Sn-113* Au-196* Co-60* Te-127* Au-198* Ni-59 Te-129* Au-199* Ra-226 + 55 porcentaje de productos hijos* Ir-192* Cu-64* Tl-200 Zn-65* Tl-202 Tl-204 Pb-203* * Emisores Gamma 26 Los radioisótopos considerados de muy alta toxicidad están categorizados bajo la Clase I (por ejemplo, Americio-241); le siguen los Clase II, altamente tóxicos (Uranio natural); Clase III, moderadamente tóxicos (Iridio-192, Cobalto60); y los ligeramente tóxicos, Clase IV (germanio-71). Co y 192 Ir se encuentran en la clasificación III moderadamente tóxico, y en el caso del 169 Yb y Para efectos de la investigación, los radioisótopos 137 Cs, 60 170 Tm, su energía gamma es lo suficientemente baja para considerarse por debajo de la clasificación más baja (IV, ligeramente tóxico). Una vez definidos los factores que intervienen en el proceso de gammagrafía industrial, es importante indicar los factores que han originado o pueden originar accidentes radiológicos. En primer lugar, se tienen los factores humanos (60%), en segundo lugar la carencia en la gestión (cultura preventiva, controles) con 25%, los medios (fallas técnicas) con 10% y otro como robos o pérdidas con el restante 5% (Ródenas, s.f.). Los componentes accionados mecánica y automáticamente son los más vulnerables y pueden ser decisivos si su fallo tiene probabilidad de dejar la fuente fuera del blindaje. La experiencia del técnico radiólogo y los manuales técnicos para los operadores proporcionados con el equipo, deben permitir el descubrimiento de los posibles fallos de funcionamiento y la elección de sus remedios (CSN, 1996). Así, para poder comparar el riesgo de accidentes en las actividades industriales, es importante destacar que riesgo es relacionado a la probabilidad de sufrir una lesión, pudiendo estar presente en cualquier actividad cotidiana: al caminar o viajar en avión, entre otros (IAEA, 2000a). Si la probabilidad de lesión ocurre en 1 persona por cada millón, es definida como microriesgo; si estimamos, por ejemplo, una dosis mayor a 1 mSv representa 50 microriesgos (μ-riesgos) y por consiguiente al aumentar, también el riesgo aumenta. La dosis por irradiación natural es en promedio de 2,4 mSv/año= 120 μ-riesgos, equivalentes al riesgo asociado a fumar 10 paquetes de 27 cigarrillos, manejar más de 3.000 km o tomar vino diariamente por 1 año (Marx, 1991). Se ha establecido por organismos como la ICRP (Comisión Internacional en Protección Radiológica, USA) y la NRPB (Junta Nacional de Protección Radiológica, Inglaterra), que la relación entre dosis y el riesgo asociado de experimentar un daño a la salud humana, debido a que 1 μ -riesgo= 20 μSv, es decir que una población de 1 millón de personas que están expuestas a irradiación con una dosis de 20 μSv, uno de ellos puede desarrollar cáncer, debido a la radiación absorbida (Ahmed y Daw, s.f). Otro ejemplo de microriesgo, se relaciona con la exposición a Radón-222, originándose en la cadena del Uranio y llega a nosotros desde el suelo, pudiendo estar expuestos entre 0,4 y 2,4 mSv al año, con niveles de riesgo de entre 2,5 y 140 μ-riesgos (Marx, 1991), lo cual indica que siempre estamos expuestos, aunque con muy baja probabilidad de afección fatal. En el caso de los riesgos asociados a las actividades de la gammagrafía industrial, se indica la probabilidad de accidentes con fatalidad; para ello se asume el valor correspondiente a TOE de 4x10 -2 por Sv, que multiplicado por la dosis efectiva promedio de 21 mSv/año, obtenemos un coeficiente de riesgo de 0,001 por año, es decir 1 evento por cada 1.000 gammagrafías, por lo cual este valor se ubica en el rango de accidentes con fatalidad al año en el sector industrial, de entre 0,2x10 -4 y 5,1x10-4 (Ahmed y Daw, s.f; Marx, 1991). 2.7. Efectos biológicos de la radiación ionizante Las radiaciones ionizantes producen ionización de los átomos que componen las moléculas de las estructuras biológicas (de naturaleza totalmente aleatoria) y por ende pueden alterar las mismas en su estructura físico-química y función biológica (UBA, 2011). 28 En la figura 2.10 podemos observar las estructuras celulares y moleculares que representan el blanco de las radiaciones ionizantes. Figura 2.10. Configuración célula, cromosoma, gen de un cromosoma y ADN. Las células (figura 2.10.a), son las unidades más pequeñas de entre los elementos que conforman a los seres vivos y es capaz de realizar por sí misma funciones tales como nutrición y reproducción, por lo que se constituye en un organismo completo. Está compuesta por una membrana, citoplasma y un núcleo (Dowd y Tilson, 1999). En el centro de dicho núcleo se encuentran unas estructuras llamadas cromosomas (figura 2.10.b), que están constituidas por 2 cromátidas (cada una de partes idénticas), el centrómero (punto donde las dos cromátidas se tocan) y sus brazos en sus extremos (Dowd y Tilson, 1999). Dentro de los cromosomas se encuentran los genes, los cuales son las unidades básicas de información hereditaria (figura 2.10.c). Los genes, a su vez, están constituidos por moléculas de ácido desoxirribonucleico, o ADN (figura 2.10.d), la cual transmite, de generación en generación, toda la información necesaria para el desarrollo de todas las funciones biológicas de un organismo (Dowd y Tilson, 1999; UBA, 2011). 29 Físicamente la molécula de ADN es una doble cadena enrollada sobre sí misma con diversos niveles de plegamiento (ver figura 2.11.a); la figura 2.11.b muestra la composición química de dicha estructura, la cual posee los elementos Carbono (C) y Nitrógeno en sus bases (el C también se encuentra en la cadena ester-fosfato), fósforo y oxígeno (Dowd y Tilson, 1999; UBA, 2011). Figura 2.11. (a) Estructura básica de la doble hélice; (b) Estructura molecular de la doble hélice. Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es decir, un polinucleótido. Un polímero es un compuesto formado por muchas unidades simples conectadas entre sí, como si fuera un largo tren formado por vagones (UBA, 2011). En el ADN, cada vagón es un nucleótido, y cada nucleótido, a su vez, está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina→A, timina→T, citosina→C o guanina→G) y un grupo fosfato que actúa como enganche de cada vagón con el siguiente. Lo que distingue a un vagón (nucleótido) de otro es, entonces, la base nitrogenada, y por ello la sec uencia del ADN se especifica nombrando sólo la secuencia de sus bases (UBA, 2011). 30 La disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena (el ordenamiento de los cuatro tipos de vagones a lo largo de todo el tren) es la que codifica la información genética: por ejemplo, una secuencia de ADN puede ser ATGCTAGATCGC... En los organismos vivos, el ADN se presenta como una doble cadena de nucleótidos, en la que las dos hebras están unidas entre sí por unas conexiones denominadas puentes de hidrógeno (UBA, 2011). Todas las moléculas y macromoléculas que constituyen la materia viva son susceptibles de ser ionizadas y sufrir algún tipo de efecto biológico. Una molécula de gran relevancia, por su abundancia en la composición de los seres vivos es el agua y entre las macromoléculas, el ácido desoxirribonucleico (ADN), por su carácter de portador de la información codificada (un triplete de nucleótidos por cada aminoácido de la proteína codificada) para comandar las funciones de mantenimiento vital y reproducción celular (Dowd y Tilson, 1999). En el caso de la gammagrafía industrial, el foco de los efectos biológicos se centra en la capacidad de los rayos gamma de ionizar directamente el ADN (UBA, 2011). La acción de la radiación sobre la célula se puede clasificar en directa o indirecta, según el lugar en el que produzcan esas interacciones (UBA, 2011). La acción directa ocurre cuando una radiación ionizante interacciona y es absorbida por una macromolécula biológica, como por ejemplo las proteínas estructurales y enzimáticas, el ARN, e incluso el ADN, lo cual se traduce en cambios de su estructura o de su función (UBA, 2011). En la acción indirecta es fundamentalmente el agua dando lugar a la formación de iones y de radicales libres. Las consecuencias de la actuación de estos productos en la célula son muchas y variadas, así por ejemplo la unión de dos radicales libres OH_ + OH_ origina H2O2 (peróxido de hidrógeno), agente tóxico para la célula (UBA, 2011). 31 Ahora bien, la acción directa produce daños por la ionización de una molécula biológica y la acción indirecta produce daños a través de reacciones químicas iniciadas por la ionización del agua (Dowd y Tilson, 1999). La transferencia de energía a una molécula de ADN, causa cambios químicos que pudiera resultar en cambios a la información genética de la célula (Dowd y Tilson, 1999). Dichas células, no obstante, poseen una capacidad de reparación, pero existe la posibilidad que se reparen de manera defectuosa, como en el caso de la generación de cromosomas dicéntricos (cromosoma con 2 centrómeros y que surge de la rotura de dos cromosomas y posterior fusión de los fragmentos que tenían el centrómero), pudiendo afectar negativamente su capacidad funcional o conllevar a una degeneración maligna, es decir, inducción al cáncer (UBA, 2011). Generalmente, la presencia de cromosomas dicéntricos se debe a una exposición (dosis absorbida) de radiación ionizante; esa es la razón por la cual en casos de posibles irradiaciones en TOEs o público en general, se realiza , desde el punto de vista médico, exámenes a las células de la persona afectada, con el objeto de identificar si hay cromosomas dicéntricos (Dowd y Tilson, 1999). Asimismo, cuando estudiamos los cambios que suceden en el material biológico después de una interacción con las radiaciones ionizantes, es importante tener presente las siguientes generalizaciones (UBA, 2011): La interacción de la radiación con las células es una función de probabilidad, una cuestión de azar, es decir, pueden o no interrelacionar y, si se produce la interacción, pueden o no producirse daños El depósito inicial de energía ocurre muy rápidamente, en un periodo de aproximadamente 10x-17 segundos La interacción de la radiación con una célula no es selectiva: la energía procedente de la radiación ionizante se deposita de forma aleatoria en la célula, la radiación no "elige" ninguna zona de la célula 32 Los cambios visibles producidos en las células, tejidos y órganos, como resultado de una interacción con radiaciones ionizantes no son específicos, es decir, no se pueden distinguir de los daños producidos por otros traumas Los cambios biológicos que resultan de las radiaciones se producen solo cuando ha transcurrido un determinado periodo de tiempo (periodo de latencia), que depende de la dosis inicial, y que puede variar desde unos minutos hasta semanas o incluso años. Al mismo tiempo, el daño originado por las radiaciones ionizantes depende no solo de la cantidad de energía absorbida, sino también de la velocidad y mecanismo de absorción. Por ejemplo, el efecto es distinto si la radiación actúa sobre cualquier molécula proteica a si actúa sobre el ADN; en este caso, el efecto podría ser letal (Dowd y Tilson, 1999). En caso de una exposición accidental al penetrar en las células, depositan su energía, ya sea por efecto fotoeléctrico ó Compton (por producción de pares, ocurre para energía mayor a 1,02 MeV). Una vez la energía es depositada existen tres posibilidades (UBA, 2011): La célula se repare y quede inalterada La célula mute y se multiplique La célula muera Igualmente, las afecciones por posible irradiación, pueden manifestarse, en el sentido médico, por dos vías: Efecto estocástico o efecto determinístico (ver figura 2.12). 33 Figura 2.12. Tipos de efectos biológicos de las radiaciones ionizantes. Los efectos del tipo estocástico son aquellos que pueden aparecer, pero no lo hacen necesariamente. Lo más que se puede decir es que existe una cierta probabilidad de que estos efectos se produzcan y carecen de umbral de dosis. Los ejemplos más conocidos son el desarrollo de cáncer y las mutaciones genéticas (IAEA, 1999a). Los efectos del tipo determinístico son aquellos que se relacionan con la dosis de forma determinista, es decir, si se ha depositado una dosis equivalente suficientemente alta, aparecerán cierto tipo de efectos hasta la muerte celular (IAEA, 1999a). Por ejemplo, si una dosis de excede 1 Gray (Gy), se observará un enrojecimiento de la piel, tras cierto nivel de dosis se producen afecciones gastrointestinales o edemas cerebrales, entre otros (UBA, 2011). En el caso de muerte celular, ésta puede presentarse de acuerdo a la dosis absorbida. Por ejemplo, los linfocitos, los cuales son un tipo de glóbulos 34 blancos (conforman el sistema inmunológico), presentan la muerte a dosis absorbidas inferiores a 500 mGy. Esto se debe a su nivel de radiosensibilidad. La radiosensibilidad es la sensibilidad que tienen los diferentes tejidos y células a las radiaciones ionizantes. Distintos tipos de material biológico tienen una sensibilidad diferente ante las radiaciones ionizantes (IAEA, 1999a): Alta radiosensibilidad: linfocitos, linfoblastos, espermatogonias, mieloblastos Media radiosensibilidad: mielocitos células basales de la epidermis, células de las criptas intestinales, células endoteliales, osteoblastos, espermatocitos, granulocitos, espermatozoides. Baja radiosensibilidad: fibrocitos, condrocitos, células musculares y nerviosas. En el caso de órganos y tejidos, también tienen una radiosensibilidad diferente uno de otro (UBA, 2011): Alta radiosensibilidad: médula ósea, bazo, timo, nódulos linfáticos, gónadas y el cristalino Media radiosensibilidad: piel, tejido mesodérmico de órganos (hígado, corazón, pulmón). Baja radiosensibilidad: músculos, huesos, sistema nervioso. En la evaluación de de los efectos biológicos de la radiación, debe ser también tomado en cuenta si la dosis absorbida fue a nivel de cuerpo entero o localizada, en algún órgano o tejido, de acuerdo a su mencionada radiosensibilidad (IAEA, 1999a). Estos son algunos ejemplos para ilustrar la gravedad de posibles accidentes de la gammagrafía industrial (ver Figura 2.13). 35 Figura 2.13. Consecuencias en algunos casos de accidentes graves, en gammagrafía industrial: (a) Irán, 1996; (b) Perú, 1999; (c) Venezuela, 2010. Irán, 1996 (ver figura 2.15.a): una persona consiguió una fuente de Irido192 y la guardó en el bolsillo de su camisa, donde permaneció por cerca de 1,5 h, produciendo que recibiera una alta dosis de radiación de 4,5 Gy a nivel de cuerpo entero (IAEA, 2002). Perú, 1999 (ver figura 2.15.b): una persona consiguió una fuente de Irido-192 y la guardó en el bolsillo de su pantalón, donde permaneció por cerca de 8,5 h, produciendo que recibiera una alta dosis de radiación de 1,3 Gy a nivel de cuerpo entero y 1.300 Gy a nive l localizado en miembros inferiores, con consecuencias relacionadas a amputación (IAEA, 2000b). Venezuela, 2010 (ver figura 2.15.c): una persona consiguió una fuente de Irido-192 y la mantuvo cerca de 8 minutos en ambas manos, por cerca de 9 minutos, produciendo que recibiera una dosis localizada de 25 Gy en ambas manos (Zerpa, 2010). 36 2.8. Posibles causas-raíces De acuerdo a estudios previos, las posibles causas de accidentes radiológicos se deben a los siguientes factores: factores humanos, fallos técnicos, robos u otros (Ródenas, s.f.). La figura 2.14 muestra la distribución porcentual de cada uno de estos factores, a través de un diagrama de Pareto, con el objeto de establecer en cuáles factores se deben tomar acciones con mayor prioridad. Figura 2.14. Posibles causas raíces de accidentes radiológicos, inherentes a la gammagrafía industrial. La gráfica muestra que un 60% de los posibles accidentes radiológicos se deben a factores humanos, seguida de un 25% por fallos técnicos, 10% por robos y 5% por otros factores. Los factores humanos se refieren a una deficiente cultura preventiva, debido a la posibilidad de deficiente capacitación de los TOEs y grado de conciencia sobre el nivel de riesgo que conlleva el no aplicar las medidas mínimas (pasos) de protección radiológica; los fallos técnicos son las posibles 37 fallas de los equipos y accesorios, debido al diseño y desgaste; los robos de fuentes, pueden ser llevadas a cabo si no aplican efectivamente las medidas de uso, transporte y almacenaje; en caso de otros factores corresponde a la dotación continua de Equipos de Protección Personal (Ródenas, s.f.). 2.9. Cultura preventiva Es el conjunto de valores, creencias, paradigmas, conocimientos y actitudes que permiten, individual o colectivamente, anticipar los posibles riesgos de una determinada organización, con el objeto de reducirlos y tener condiciones y medios ambientes de trabajo seguros y saludables (Cooper, 1997). 2.10. Protección radiológica 2.10.1. Definición Es el conjunto de medidas establecidas por una organización, las cuales tienen por fin la utilización segura de las radiaciones ionizantes y garantizar la protección de los individuos, de sus descendientes, de la población en su conjunto y del medio ambiente, frente a los posibles riesgos que se deriven de la exposición a dichas radiaciones (IAEA, 1999a). 2.10.2. Objetivos de la protección radiológica Proporcionar un nivel adecuado de protección para las personas, sin limitar las labores Asegurar que se tomen todas las medidas posibles para reducir la posibilidad de efectos estocásticos Evitar el surgimiento de efectos determinísticos, manteniendo las dosis por debajo de los límites máximos permisibles 38 2.10.3. Premisas de la protección radiológica Justificación: Toda acción relacionada a radiaciones ionizantes, y posibles exposiciones, debe estar debidamente justificada, respecto a otras alternativas, y producir un beneficio para la sociedad en su conjunto. Optimización: Todas las acciones relacionadas a radiaciones ionizantes deberán estar realizadas de forma tal que estén hechas con el mayor grado de calidad y protección posible, según la tecnología existente en el momento y el grado de conocimiento humano que se posea. Limitación de dosis: Todo proceso o proyecto relacionado a radiaciones ionizantes debe ser realizado del mejor modo posible, con niveles de riesgo tan bajos como sea factible, con el objeto de proteger a los TOEs, público y medio ambiente (ALARA) en general 2.11. Límites anuales de dosis Se define límite de dosis como el valor máximo umbral de radiación que puede recibir cualquier TOE o público ante una posible exposición radiológica. De acuerdo a Covenin (1995), se tienen los siguientes límites: Trabajadores directamente relacionados con el uso de fuentes radiactivas (TOE): 20 mSv/año. Público en general o trabajadores no relacionados al uso de fuentes radiactivas: 1 mSv/año. 2.12. Estimación de dosis y distancia Para enfatizar la importancia de las ecuaciones mencionadas en las secciones anteriores, se presenta un ejemplo de campo: el cálculo de tasa de dosis con la finalidad de conocer las posibles consecuencias de la exposición. 39 La tasa de dosis (Gy.h-1), en la superficie externa de un equipo de radiografía industrial con blindaje de 5,08 cm (2") de espesor, para una fuente de Cs-137 de 3 Ci. Si la distancia, por ejemplo, se determina con la referida ecuación 7, dicha distancia entre la fuente y el punto de donde se modeló es de 6,35 cm. A continuación se suministran los restantes datos (ver figura 2.14): k 5,76 10 7 E 0,662 MeV en cm 2 0,0326 g A1 2,632 1 0,0145 1,289cm 1 T 5,08cm 2 0,0136 r 6,35cm t 30m Figura 2.15. Verificación del blindaje del contenedor Para proceder a la aplicación de la ecuación de tasa de dosis indicada anteriormente (Ec. 2.6), en primer lugar debemos convertir la actividad del radioisótopo de las unidades Ci a s , tomando en cuenta que decae en un 85% los fotones gamma, y por consiguiente, el factor S asume el valor siguiente: S 3Ci dis s 0,85 1Ci dis 3,7 1010 S 9,44 1010 s kSE en [ A1e (11 ) T (1 A1 )e (1 2 ) T ] D 4r 2 40 D (5,76 10 7 )(9,44 1010 )(0,662)(0,0326)(2,632e (10,0145)(1, 289)( 5,08) 1,632e (10,0136)(1, 289)( 5,08) ] 4 (6,35) 2 D 7,4 10 3 Gy h Gy 1h 30m h 60m D 3,7 10 3 Gy D 7,4 10 3 H 3,7 10 3 Sv 3,7mSv Se inserta el valor de S en la Ec.7, obteniendo una tasa de dosis absorbida de 7,4 mGy/h, la cual es multiplicada por un lapso de tiempo igual a 30 minutos (0,5 h), obteniendo una dosis absorbida de 3,7 mGy y, por consiguiente, una dosis estimada de 3,7 mSv. Con este valor de dosis estimada, se concluye que el nivel de riesgo para un eventual accidente radiológico se encuentra por debajo de la dosis estimada para TOE (20 mSv/año). El siguiente caso ilustra un ejemplo de campo: Durante la ejecución de una gammagrafía industrial, una fuente de Cs-137 con A=20Ci (actividad inicial indicada en la placa del equipo, equivalente a 740 GBq, en la fecha 30/04/95) quedará expuesta durante un tiempo aproximado de 20 minutos. Determine la distancia mínima para la cual el TOE no reciba una dosis estimada superior a 0,2 mSv, y evitar así una posible exposición que sea considerada accidente radiológico. Para determinar la distancia D, la despejamos de la ecuación 2.7 para el cálculo de la dosis efectiva. H A FD t d2 (Ec. 2.7) 41 En la cual: H= Dosis efectiva [mSv]; A= Actividad [GBq]; FD=Factor de conversión dosimétrico [ (mSv m2 ) (h GBq) 1 ]; t=tiempo (h); d=distancia [m]. La distancia puede ser determinada, tomando en cuenta preliminarmente el factor de conversión dosimétrico del Cesio-137 (FD), y el tiempo desde su fabricación a la fecha de la exposición (para fines prácticos asumimos t=18,81 años) mSv m 2 FD h GBq (30 / 04 / 95)al (20 / 02 / 14) t 18,81años Cs 0,089 137 Usando el valor del tiempo de vida media del mencionado radioisótopo de 30,17 años, obtenemos su actividad al referido día de febrero de 480,4 GBq, valor a la cual ha decaído en el tiempo desde 740 GBq (actividad original de fábrica). Para determinar la distancia D, podemos apreciar que es necesario calcular la actividad A, para ello se utiliza la ecuación 2.8. ( A A e 0 0,693 )t T1 (Ec. 2.8) 2 En la cual: A= Actividad final [GBq]; A0= Actividad inicial [GBq]; T1/2= Periodo de desintegración [años]; t=tiempo de uso de la fuente [año]. Son insertados los datos en la ecuación 2.8: ( A A e 0 0,693 )t T1 2 A 740GBq e ( 0 , 693 )18,81años 30,17años A 480,4GBq Finalmente son insertados los datos suministrados y la actividad determinada preliminarmente en la ecuación 2.7, despejamos la distancia D y obtenemos la distancia requerida: 42 H A FD t d d2 A FD t d H mSv m2 0,33h h GBq 0,2mSv 480GBq 0,089 d 8,4m Con este resultado, se tiene que 8,4 m es la distancia mínima para la cual el TOE no ha de recibir una dosis estimada superior a 0,2 mSv, evitando así una posible exposición que sea considerada un accidente radiológico. 2.13. Auditorías La auditoría es una técnica de evaluación sistemática de un determinado proceso, con el objeto de verificar si es llevado a cabo de acuerdo a los requerimientos del producto o servicio (conformidad), bien sean aspectos de calidad, seguridad, higiene ocupacional o protección radiológica, entre otros (ISO, 2008; OHSAS, 2008). Se debe planificar un plan de auditorías, tomando en cuenta la importancia del proceso, así como los resultados de las auditorías previas. Se deben definir los criterios de auditoría, alcance, frecuencia y metodología. La selección de los auditores debe asegurar objetividad e imparcialidad (ISO, 2008). La dirección responsable del proceso debe asegurar que se realicen las correcciones pertinentes sin demora injustificada para eliminar las no conformidades detectadas y sus causas. 2.14. Plan de Emergencias Radiológicas (PER) Un Plan de Emergencias Radiológicas (PER), proporciona una estructura de respuesta integrada con una gama de acciones y tareas perfectamente 43 definidas, de rápida y sencilla comprensión y aplicación, sobre qué hacer y cómo actuar en el momento en que se presente algún accidente radiológico de mayor o menor riesgo, para controlarlo hasta los niveles ALARA, es decir, a niveles tan bajos como sea razonablemente factible. (OIEA, 1997). 2.15. Clasificación, señalización y demarcaje Toda zona donde haya una operación o se almacenen fuentes radiactivas debe ser clasificada. La clasificación "Zona supervisada" corresponde a aquella con una tasa de dosis efectiva medida menor a 0,5 mrem/h (0,005 mSv/h) y "zona controlada" o de acceso restringido, a aquellas con una tasa de dosis mayor o igual a 0,5 mrem/h (0,005 mSv/h), de acuerdo a Covenin (1995). La figura 2.16 muestra las señalizaciones a utilizar (zona supervisada o controlada) y demarcaciones, en base a los valores de tasa de dosis efectiva obtenida al usar equipos de monitoreo del área de trabajo o almacenaje de fuentes radiactivas. Figura 2.16. Tipos de señalización de zonas donde se operan o almacenan fuentes radiactivas. (a) zona supervisada; (b) zona controlada. 44 2.16. Monitoreo Los monitores personales de alarma son pequeños detectores de radiación electrónicos que emiten una señal de alerta cuando se supera una dosis y/o una tasa de dosis prefijada (UBA, 2011). Estos equipos llevan incorporado una señal de alerta. Esa señal suele ser una alarma audible, aunque tal vez se complemente con una vibración o una señal visible (que puede ser útil si el nivel de ruido del ambiente de trabajo es alto o se usan protectores auditivos). 2.17. Dosimetría Los dosímetros termoluminiscentes y los dosímetros de película se utilizan habitualmente en las actividades de gammagrafía industrial. Ambos tipos van provistos de un elemento pasivo para registrar la radioexposición que posteriormente procesa un laboratorio especializado de dosimetría para evaluar la dosis. Otro tipo es el dosímetro personal electrónico, de lectura directa, el cual da una lectura inmediata de la posible dosis (UBA, 2011). 2.18. Transporte En el caso del transporte de material radiactivo está establecido que sea el vehículo identificado con señalización, en los cuatro lados, de acuerdo a su determinado código de las Naciones Unidas de los materiales radiactivos, según la clasificación del Organismo Internacional de Energía Atómica (IAEA, 2005). Entre las normas se requiere, además, asegurar una tasa de dosis estimada de 2 mSv/h en cualquier punto externo vehículo de transporte y 0,1 mSv/h a 2 m de distancia (ver Figura 2.17). 45 Figura 2.17. Transporte de material radioactivo. Las normas generales establecen que el lugar, en cuanto al almacenaje de fuentes radiactivas, el lugar determinado para tal fin debe ser un espacio cercado, con acceso restringido, señalización, con bajo nivel de humedad relativa (<50%HR), con cerrojo y una tasa de dosis estimada de 2,5 mSv/h, además de contar con un inventario, ubicación y uso de las fuentes radiactivas. Los contenedores con el material radiactivo se denominan bultos. Los bultos de transporte utilizados en gammagrafía ind ustrial son del tipo B(U) o A. El tipo de bulto requerido es dependiente de la actividad que deba transportar y en cualquiera de los dos casos, tipo B(U) o A, antes de su aprobación como tales, especímenes de los mismos deben ser sometidos a exigentes ensa yos que permiten inferir que son adecuados para resistir fuerzas de impacto grave, fuerzas de aplastamiento, inmersión en líquido y tensión térmica sin pérdidas de los contenidos radiactivos ni pérdida significativa del blindaje. 46 2.19. Almacenaje El depósito debe exhibir letreros de advertencia y estar seco en su interior (clasificación, señalización y demarcaje). Las tasas de dosis accesibles fuera del depósito deben ser menores de 2,5 μSv/h (Shapiro, 2002). En la puerta debe haber un cerrojo para evitar la entrada de personas no autorizadas. La llave debe guardarse en lugar seguro. Debe mantenerse un registro en que se indique en todo momento el lugar en que se encuentra la fuente. Los días en que la fuente y el contenedor no se utilicen debe realizarse un control para ver si siguen almacenados en forma segura. 2.19. Vigilancia radiológica Es imperante disponer de un plan para la vigilancia de la salud de los TOEs y público en general, en consonancia con los requisitos legales y normativos y para ello debe llevarse a cabo una vigilancia inicial de la salud, con el objeto de evaluar si un determinado TOE tiene un grado adecuado de aptitud y cultura preventiva para el trabajo con fuentes de radiación. También deben realizarse evaluaciones periódicas de la salud para cerciorarse que la salud del TOE sigue siendo satisfactoria (IAEA, 1999b). 2.20. Simulación La simulación es el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y llevar a término experiencias con él, con la finalidad de estudiar su comportamiento, es decir, un código donde pueda ser empleado en escenarios donde no se disponga de datos estadísticos confiables (Cárdenas et al, 2014). Dada la importancia de estimar la exposición a la radiación ionizante, en posibles accidentes radiológicos surgidos en las actividades de gammagrafía industrial, es de suma importancia estudiar diversos escenarios y consecuencias, 47 de acuerdo a la dosis absorbida de radiación y efectos biológicos en TOEs y público en general. 2.21. Sistemas de Gestión de la calidad y sistemas de gestión de seguridad y salud ocupacional Un sistema de gestión de la calidad (ver figura 2.18), es una serie de actividades coordinadas que se llevan a cabo sobre un conjunto de elementos (recursos, procedimientos, documentos, estructura organizacional y estrategias) para lograr la calidad de los productos o servicios que se ofrecen al cliente, es decir, planear, controlar y mejorar aquellos elementos de una organización que influyen en satisfacción del cliente y en el logro de los resultados deseados por la organización (ISO, 2008). Figura 2.18. Modelo de un sistema de gestión de la calidad basado en procesos. 48 La figura antepuesta muestra un sistema donde un cliente (organización que requiere el servicio) solicita uno o varios servicios de gammagrafía industrial. Para ello, se tienen unos requisitos de calidad para que se considere la labor conforme; posteriormente se realiza el servicio, basado en una efectiva gestión de los recursos (equipos y accesorios), responsabilidad de la dirección (nivel supervisorio de la labor) y medición, análisis y mejora (indicadores de gestión), de forma tal que dicho servicio pueda satisfacer los requerimientos del cliente, en un entorno de mejora continua de la labor. De esta forma, un sistema de seguridad y salud ocupacional (ver figura 2.19), tiene por objeto brindar a las organizaciones elementos efectivos de seguridad y salud ocupacional, los cuales permitan prevenir posibles accidentes o enfermedades ocupacionales a sus trabajadores (OHSAS, 2008). Figura 2.19. Modelo de un sistema de gestión de seguridad y salud ocupacional. La referida figura muestra un sistema donde se requiere ejecutar una determinada labor, la cual sea llevada a cabo con el mínimo nivel de riesgo de accidente o enfermedad ocupacional para los trabajadores. Para ello se debe establecer una política de seguridad y salud ocupacional; la planificación, implementación y operación de la labor, debe realizarse de manera segura y 49 saludable, con la constante revisión, verificación y acciones correctivas por parte del nivel supervisorio de la labor, de forma tal que pueda ser garantizada la integridad física y mental de los trabajadores, en un entorno de mejora continua. Estos dos sistemas de gestión pueden ser totalmente compatibles, en vista que permiten planificar, realizar, verificar y actuar en las labores de gammagrafía industrial, garantizando así un servicio de calidad y al mismo tiempo previniendo riesgos de posibles accidentes o enfermedades ocupacionales en los TOEs y público en general. 2.22. Análisis Costo - Beneficio El análisis de costes-beneficios es un medio para determinar la mejor manera de asignar recursos. La Comisión Internacional de Protección contra las Radiaciones (CIPR) recomienda este método para justificar las prácticas de radioexposición y también para reducir las exposiciones al valor más bajo que pueda razonablemente alcanzarse (ALARA), teniendo en cuenta los debidos factores económicos y sociales, entre otros (Ahmed et al, s.f). El objetivo de tal análisis, es asegurar que se produce un beneficio neto y al mismo tiempo se garantice la protección de los TOEs y público en general, de acuerdo al número de medidas de control (pasos) de protección radiológica, es decir, buscar un equilibrio donde la protección sea tal que las posibles exposiciones durante las labores de gammagrafía industrial sean por debajo del nivel umbral (20 mSv/año en TOEs y 1 mSv/año en público). Este análisis contribuye a asegurar que el beneficio total es mayor que los inconvenientes totales propios de un determinado proceso. Esos inconvenientes totales incluyen todos los costes y todos los aspectos negativos del procedimiento propuesto, por ejemplo: gastos de capital y de explotación, coste de la protección radiológica, valor de los daños para la salud resultantes de la exposición de TOEs y del público a las radiaciones y a otros posibles riesgos presentes. 50 CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO 3.1. Fases de la investigación El presente Trabajo de Grado se llevó a cabo de la siguiente manera: Fase de diagnóstico: Se exploró la expectativa para desarrollar las propuestas de protección radiológica, a través de: La participación de los TOEs que conforman la muestra (técnicos radiólogos), diseño del instrumento de recolección de datos, validación de expertos, aplicación preliminar del instrumento (prueba piloto), determinación de la confiabilidad del instrumento, aplicación del instrumento a la muestra definitiva, organización, descripción y análisis de la información recolectada. Fase de caracterización: Se identificaron los parámetros que conformarían las propuestas metodológicas de reducción de riesgo en el proceso de gammagrafía industrial, en base a los criterios de las Normas OHSAS 18001:2008, ISO 9001:2008, OIEA SSG-11, Covenin 2257, 3375, 3299 y 3496 (Covenin, 1995; Covenin, 1997; Covenin, 1998; Covenin, 1999; IAEA, 1999a; ISO, 2008; OHSAS, 2008). Fase de desarrollo: Se desarrollaron los parámetros que conformaron el modelo de gestión en higiene ocupacional, en base a los criterios de las OHSAS 18001:2008 e ISO 9001:2008, a fin de elaborar la propuesta del modelo de gestión en higiene ocupacional para las empresas refinadoras de petróleo (ISO, 2008; OHSAS, 2008). 51 3.2. Diagnóstico de la situación actual Para comprender el contexto bajo el cual se llevaría n a cabo los métodos de reducción de riesgo en el proceso de gammagrafía industrial, se evaluaron 120 técnicos radiólogos, a nivel nacional, y se consideraron 3 principales variables que demostrasen su grado de satisfacción: Actualización de normas y procedimientos técnicos Formación y refrescamiento de conocimientos (capacitación técnica en protección radiológica) Implementación, de medidas (pasos) en protección radiológica Los resultados permitieron saber la opinión respecto a los actuales métodos de protección radiológica. 3.3. Análisis de un accidente radiológico por práctica de gammagrafía industrial, a través de un método de simulación La simulación de Monte Carlo, a través del programa VMC, se utilizó para verificar su utilidad en recrear eventos donde fuese necesario hacer cálculos de dosis absorbida en órganos y tejidos, además de poder demostrar su relevancia como método para generar conciencia y promover la cultura preventiva en protección radiológica. La técnica de Monte Carlo y los fantomas de voxel fue aplicado a problemas de cálculo de dosis. Los fantomas son representaciones del cuerpo humano, con diversos parámetros, como son altura y masa, entre otros (Torres y Salinas, 2010). Para 52 efectos de la investigación fueron preestablecidas para un hombre de 1,76 m de altura y 73 kg de masa. Se estudió el caso de Turmero de 2010, donde un trabajador estuvo expuesto a radiación, utilizando el programa Visual Monte Carlo (VMC), combinado con fantomas de voxel, que incluye cálculo de dosis, a fuentes puntuales externas, el cual fue utilizado en esta investigación, y se evaluó las consecuencias en determinados órganos del cuerpo (Hunt et al, 2000). Cabe destacar que el programa VMC fue validado para el cálculo de dosis de órganos, aplicado a fuentes puntuales e inmersión de agua, demostrando que puede calcular la dosis absorbida en órganos o tejidos, dentro de una incertidumbre de aproximadamente 20% (Hunt et al, 2004). Este programa es especialmente útil para calcular dosis en caso de accidentes, donde fuentes con altos niveles de actividad son ubicadas cerca del cuerpo, como bien pudiera ser un bolsillo, por cierto tiempo. Además permite calcular la dosis en tejido a cada órgano radiosensitivo y que las curvas de isodosis sean establecido en la región cercana a la fuente (Hunt et al, 2013). Con la fuente definida y la geometría establecida, el programa pudo ser “corrido”. Cada corrida consistió en una secuencia de historias, y a su vez, cada historia correspondió a un decaimiento radiactivo (desintegración o Becquerelios) del determinado radionucleido. Desde la barra de menú pudieron ser seleccionadas hasta 100 millones de historias, toma ndo en cuenta que a mayor número de historias, mayor era el grado de precisión (Hunt et al, 2005). Para el análisis del caso de Turmero se estableció 1 millón de historias para tener un grado de confiabilidad superior a 90%. 3.4. Modelo de auditoría al proceso de gammagrafía industrial Con la finalidad de brindar propuestas que permitiesen disminuir el nivel de riesgo durante las gammagrafías industriales, se desarrolló un modelo de auditoría para los procesos de gammagrafía industrial. 53 El modelo se estructuró en las siguientes secciones: Pre–Auditoría: Proceso previo a la auditoría Planificación de la auditoría Alcance de la auditoría Consolidación de la información Notificación Formal del Inicio de la auditoría Auditoría Reunión de Apertura Revisión de documentos, con soportes verificables. Entrevistas Inspección en sitio Reunión de Cierre Post-Auditoría Preparación del Informe final Seguimiento de las acciones correctivas/ preventivas Este método fue desarrollado en base a las Normas OHSAS 18001:2008, ISO 9001:2008, OIEA SSG-11, Covenin 2257, 3375, 3299 y 3496 de forma tal que pudiese ser compatible con los principales modelos de gestión organizacionales, en materia de protección radiológica, seguridad y salud laboral y gestión de la calidad (Covenin, 1995; Covenin, 1997; Covenin, 1998; Covenin, 1999; IAEA, 1999a; ISO, 2008; OHSAS, 2008). 3.5. Desarrollo del plan de emergencias radiológicas En base a lo expuesto, se elaboró una propuesta de Plan de emergencias Radiológicas, en las actividades de gammagrafía industrial tomando en cuenta el marco legal, normas internacionales y nacionales, y además considerando aspectos de gestión de seguridad y salud ocupacional y gestión de la calidad, desarrollando los siguientes instrumentos: 54 Matriz de responsabilidades durante emergencias radiológicas, identificación de escenarios, clasificación de posibles de accidentes radiológicos, criterios de intervención. Guía para la selección y verificación de los instrumentos de detección de las radiaciones ionizantes Guía para la vigilancia radiológica Clasificación, señalización y demarcación de las zonas de trabajo con fuentes de radiaciones ionizantes Inspección del blindaje para contenedores de las fuentes radiactivas selladas Posteriormente, fue revisada la información contenida en las normas y procedimientos técnicos actualizados, con el apoyo de expertos en materia de energía nuclear de los entes reguladores venezolanos (MPPEE-DEA) y brasileños (CNEN). 3.6. Sistema de Rastreo Móvil de Fuentes Radiactivas (SRF) El presente sistema de localización de material radiactivo, permitió monitorear la actividad y ubicación de una determinada fuente, a través de un GPS integrado, evitando accidentes radiológicos fatales, no fatales, leves, incidentes (TOE y/o público) y consecuencias ambientales. Para realizar las mediciones, se diseñó un dispositivo de adquisición y transmisión inalámbrica de datos, en conjunción con un monitor, modificado a medida para la aplicación. Este dispositivo es capaz de leer el nivel de radiación de detectado por el monitor, adquirir la posición geográfica del punto de medición utilizando la red GPS, almacenar dichos datos en una memoria interna y luego transmitir dichos datos a un correo electrónico para su posterior procesamiento (Cárdenas et al, 2014). En la figura 3.1 se muestra el diagrama de flujo del proceso de medición y transmisión de datos descritos: 55 Figura 3.1. El dispositivo de adquisición (izquierda) y transmisión de datos (derecha), junto a la tarjeta de interconexión (parte central), la alimentación y acondicionamiento de la señal (a la izquierda). Finalmente, el sistema envió los datos a las direcciones de correo electrónicos preconfigurados desde la dirección de remitente [email protected], los cuales son: Día, hora, fecha, coordenadas geográficas Norte (N) / Oeste (W), altura (metros sobre el nivel del mar m/sl), velocidad del viento en nudos (knots) y c uentas por minuto (counts/min). 3.7. Análisis costo-beneficio de la aplicación de los métodos de prevención de riesgos propuestos en el proceso de gammagrafía industrial El análisis costo-beneficio es una metodología de estudio de factibilidad ampliamente utilizada en diversos campos y áreas de investigación, de ahí que la Comisión Internacional de Protección contra las radiaciones la recomienda para justificar las prácticas de radioexposición y para reducir las exposiciones al valor más bajo que pueda razonablemente alcanzarse, teniendo en cuenta los factores económico y sociales (Ahmed y Daw, s.f). Para desarrollar este análisis, fue importante definir las variables que usualmente componen el proceso de gammagrafía industrial; estas variables se 56 denominaron pasos, los cuales dependen de los escenarios de emergencias, e inciden directamente en los costos operacionales, es decir que a medida que disminuyen los costos en protección radiológica, aumenta el riesgo de consecuencias negativas a los TOEs y público en general, y viceversa, aunque también existe un punto de equilibrio, que garantiza protección radiológica ALARA y costos de protección radiológica factibles de asumir. 57 CAPÍTULO IV: RESULTADOS 4.1. Diagnóstico El diagnóstico preliminar, realizado entre 2012 y 2014, en una empresa nacional, permitió determinar que en promedio se realizan entre 300 y 400 actividades de gammagrafía industrial por año, en labores de evaluación de soldaduras y nivel de corrosión en equipos y tuberías, entre otros, en paradas de planta (Cárdenas et al, 2012). Esta labor es llevada a cabo generalmente con el radionucleido Iridio-192 y colimadores con capas de semivalor igual a 7 HVL o panorámicos. Se cuenta con 120 trabajadores: un Operador de Protección Radiológica (OPR) y 11 radiólogos diplomados a nivel 1 y 2. Entre los equipos de protección radiológica se tienen dosímetros, reglas de cálculo, monitores de radiación y alarmas. Durante la realización del estudio, se pudieron observar irregularidades durante el manejo de las fuentes, tales como fallas del equipo contenedor de proyección o desconexión de cables, por parte de los responsables. Adicionalmente se determinó desconocimiento y desactualización de las normas y procedimientos técnicos, en referencia a la demarcación del área controlada, selección y verificación de los instrumentos de detección, guía para la vigilancia epidemiológica, inspección del blindaje de los contenedores y verificación de la integridad de las fuentes radiactivas selladas; con respecto a este punto, se pudieron conocer opiniones de los técnicos radiólogos en cuanto al desempeño de sus actividades de trabajo. 58 Dichos técnicos manifestaron, por ejemplo, tener hasta más de dos años sin recibir refrescamiento sobre las prácticas de gammagrafía industrial y medidas de protección radiológica inherentes a la especialidad. 4.2. Síntesis de la encuesta realizada El gráfico 1 muestra los resultados de la encuesta "Grado de satisfacción de los trabajadores, respecto a su participación en la implementación de medidas de protección radiológica en las actividades de gammagrafía industrial " al inicio de la investigación, con la finalidad de conocer el grado de satisfacción de 120 TOEs, a nivel nacional. Los resultados obtenidos demuestran que en cuanto a la actualización de normas, el 58,33% (70 trabajadores) de los encuestados expresaron sentirse “muy insatisfecho”, 33,33% (40) “insatisfecho” y 9,09% (10) "indiferente" (gráfico 1a); respecto a la formación y refrescamiento de conocimientos, el 100% (120) manifestó sentirse "muy insatisfecho" (gráfico 1b); finalmente, en cuanto a la implementación de medidas de protección, el 45,45% (50) se sintió "indiferente", 27,27% (30) "satisfecho, 16,67% (20) "insatisfecho" y el restante 16,67% (20) "muy insatisfecho" (gráfico 1c). Figura 4.1. Grado de satisfacción inicial de TOEs, respecto a su participación en la implementación de medidas de protección radiológica en la gammagrafía industrial. 59 Los resultados de las encuestas reflejaron la necesidad de promover un proceso de actualización de herramientas de trabajo que les permitiese poder desarrollar la actividad de gammagrafía industrial de manera segura. Entre esas herramientas, se tienen las discusiones sobre las consecuencias de la mala praxis de trabajo y sus consecuencias, a través de métodos de simulación; formatos de auditoría técnicas, para poder llevar un control del proceso antes, durante y al finalizar la actividad; actualización de los planes de emergencia y contingencia, de manera que les permita controlar un evento inesperado con el mínimo riesgo y medidas de trazabilidad de fuentes radiactivas, en caso de pérdida. 4.3. Análisis de un accidente radiológico por práctica de gammagrafía industrial, a través de un método de simulación En junio de 2010 ocurrió un accidente radiológico en una estación de servicio, ubicada en Turmero, Estado Aragua (ver tabla 4.1), cuando un trabajador no ocupacionalmente expuesto (obrero) se apoderó de una fuente de Iridio-192 de radiografía industrial. Como consecuencia, uno de los trabajadores recibió una dosis de radiación (Zerpa, 2010). Tabla 4.1. Resumen general del accidente radiológico de Turmero, LUGAR Estación de Servicio, Sector La Julia-Turmero. Estado Aragua. Venezuela. FECHA 03 de junio de 2010 ACTIVIDAD Gammagrafía Industrial EQUIPO Nordion Gammamat TSI-5 FUENTE Iridio-192. Actividad de 2,32 TBq (62 Ci), a la fecha del evento CAUSA-RAÍZ Extravío (pérdida temporal del control de la fuente) Exposición a 3 obreros y 1 con sobreexposición (no eran CONSECUENCIAS TOEs) 60 De acuerdo a las declaraciones de los técnicos radiólogos involucrados en el accidente, ese día se realizó una actividad de gammagrafía industrial, en un gasoducto ubicado en una estación de servicio, en la ciudad de Turmero. Una vez finalizada la labor, los operadores del equipo no se percataron sobre el desprendimiento de la fuente de 192 Ir, del sistema de sujeción del contenedor. El trabajador referido del lugar (trabajador 1), casualmente halló dicha fuente, no sabiendo que se trataba de una fuente radiactiva, la recogió y la guardó en el bolsillo trasero derecho de su braga . Luego prosiguió sus actividades de trabajo (vaciado de botellón de agua a un termo con dispensador), sin tener conciencia del peligro que representaba el tener en su bolsillo el objeto recolectado. Los operadores responsables del equipo, al notar que faltaba la fuente, no procedieron de acuerdo a los protocolos de seguridad y emergencia. Después solamente solicitaron a los trabajadores, que estaban desarrollando sus labores en las cercanías, alejarse del patio. Evidentemente hubo fallas de acordonamiento y señalización que hubiera reducido la gravedad del accidente. La figura 4.2 muestra el croquis del lugar del evento (a), momento en que el trabajador 1 consigue la fuente y la recoge (b), camina con la fuente por las inmediaciones de la estación de servicio (c) y posteriormente se sienta en una esquina de la estación, junto a otros compañeros (d), quienes le advierten la peligrosidad de dicha fuente. 61 Figura 4.2. Resumen gráfico y dramatización del accidente radiológico de Turmero. (a) Croquis; (b) Recolección de la fuente por el trabajador 1; (c) Trabajador 1 caminando con la fuente en mano; (d) Trabajador 1 con la fuente en mano, descansando junto a otros compañeros de trabajo. Una vez el personal recibió la notificación de retirarse del patio, el obrero (trabajador 1) le mostró la fuente a dos de sus compañeros, ya que para él se trataba de un objeto metálico de cierto valor; uno de ellos lo tomó y observó durante un lapso de tiempo (trabajador 2) y después otro (trabajador 3), manipuló brevemente el objeto y se dio cuenta de la simbología de radiactividad, por lo cual informaron y de inmediato se procedió al rescate de la fuente. El tiempo promedio estimado, desde el hallazgo por el trabajador hasta la identificación y rescate de dicha fuente fue aproximadamente 10 minutos (Trabajador 1= 9 m, Trabajador 2= 20 s y Trabajador 3= 40 s) . 62 Como consecuencia del accidente, hubo 3 obreros expuestos: 2 de ellos mantuvieron contacto (trabajadores 2 y 3), de los cuales 1 resultó con sobreexposición (trabajador 1). 4.3.1. Acciones médicas realizadas El equipo encargado de realizar la actividad de gammagrafía industriales (TOEs) decidió que del grupo de persona involucradas, 3 obreros fuesen trasladados al Hospital Central de Maracay (debido a que estuvieron en contacto directo con la fuente), donde se iniciaron las evaluaciones médicas correspondientes: examen clínico-integral y controles hematológicos. Posteriormente, a los 3 obreros se les hizo seguimiento médico diario, es decir, a los 2 trabajadores que tuvieron contacto directo con la fuente y la manipularon, que incluía entre otros, examen clínico de piel y extremidades, con énfasis en las manos. Hematología completa: cuenta y fórmula blanca interdiaria. Control y seguimiento fotográfico de la evolución y aparición de signos clínicos en las áreas afectadas. Evaluación oftalmológica, así como evaluación y apoyo psicológico, resonancia magnética, toma de muestra para estudio citogenético (dosimetría biológica) y estudios eco-doppler, el cual es un tipo de ecografía con la que se estudia el flujo de sangre que pasa a través de las arterias y venas y estudiar órganos blandos del cuerpo. Respecto a los trabajadores menos afectados, uno de ellos no presentó síntomas y fue dado de alta médica (trabajador 2), el otro (trabajador 3) presentó manifestaciones clínicas el día 11 post-exposición, con edema y eritema localizado en la región distal de los dedos I, II, III de la mano izquierda y I y II de la mano derecha. Posteriormente evolucionó a una radioepitelitis exudativa, sin mayores consecuencias y se recuperó. El trabajador más afectado (trabajador 1) no presentó al principio manifestaciones de Sindrome Agudo de Radiación (SAR). Las primeras manifestaciones clínicas se hicieron evidentes 100 horas post-exposición, 63 principalmente en regiones metacarpofalángicas de ambas manos, con mayor evidencia en la mano izquierda. 6 días después de la exposición, apareció un ligero dolor en ambas manos sin signos de flogosis. Al día 10 post-exposición apareció eritema y edema con hipersensibilidad superficial aumentada en ambas manos. a los 16 días post-exposición, las lesiones evolucionaron de una radiodermitis seca a una fase exudativa, propia de una epitelitis húmeda clásica, con ampollas y flictenas, las cuales se hicieron necróticas, típico de un Síndrome Cutáneo Radioinducido (SCR). Posteriormente, presentó dolor de fuerte intensidad en ambas manos y en los antebrazos, aumento de la temperatura corporal hasta 39 ºC y para su alivio se indicó tratamiento sintomático. A los 21 días post-exposición, el trabajador 1 presentó clínicamente una radiopatología, como consecuencia de la irradiación severa localizada que evolucionó a lesiones abiertas. La figura 4.3 muestra la evolución clínica de las lesiones, desde los días 6, 16, 18 y 20 post-exposición, respectivamente. Figura 4.3. Evolución clínica de las lesiones post-exposición en manos del trabajador 1. 64 4.3.2. Resultados de la dosimetría biológica De acuerdo al informe del laboratorio de dosimetría biológica, en cooperación con la Autoridad Regulatoria Nuclear de Argentina, se examinaron diversos tipos y número de células (linfocitos de sangre periférica) en cada trabajador (ver figura 4.4), observando un mayor número de cromosomas dicéntricos en el trabajador 1 (18), y por ende corroborándose aberraciones cromosómicas, inducidas por radiactividad, ya que la presencia de dos o más centrómeros en un cromosoma generalmente es asociado a un suceso radioinducido. Figura 4.4. Frecuencia de cromosomas dicéntricos vs céntricos en los trabajadores irradiados. Accidente Radiológico de Turmero - 2010. Se estimó que la dosis máxima de 25 Gy, el trabajador 1 lo recibió a nivel de ambas manos de acuerdo al reporte, incluyendo los cálc ulos de dosis y las curvas de isodosis, realizado en el Hospital Percy (Paris, Francia), donde se llevó a cabo el tratamiento del trabajador 1 (Zerpa, 2010). En contexto, en este caso el trabajador 1 recibió asistencia médica y se notificó al ente regulatorio en materia de seguridad y salud laboral (Inpsasel, en Venezuela), se desarrolló un informe técnico y médico sobre el evento, y la 65 asistencia al trabajador 1, sobre quien fue necesaria su reubicación de puesto, en vista de las lesiones presentadas y haber recibido en una sola ocasión una dosis mayor a la anual (1 mSv/año). 4.3.3. Simulación del accidente radiológico de Turmero, a través del programa Visual Monte Carlo Con la finalidad de poder comprender la gravedad del evento, y sus consecuencias a los TOEs y público en general, se utilizó un programa de simulación de Monte Carlo, la cual permite diseñar un modelo, en base a un sistema real, y tener experiencias para comprender su comportamiento. Con el objeto de verificar la utilidad de la técnica de la simulación y su potencial en la prevención de accidentes radiológicos, se estudió a través de este método el evento ocurrido en Turmero en 2010. Los datos insertados fueron los mismos de dicho caso: Radionucleido: 192 Ir Fuente puntual, en manos (Trabajador 1) Actividad: 2.32 TBq (para la fecha del accidente: 03/06/2010) t= 9 m Corrida de historias: 1.000.000 La figura 4.5 muestra la ventana para la inserción de los datos y la posición frontal del fantoma. 66 Figura 4.5. Menú principal del programa VMC. La referida figura mostró una ventana principal donde se insertó el radionucleido a estudiar (en este caso fue 192 Ir), se definió que fue una fuente puntual, su actividad (2,32 TBq, para el día del evento) y el tiempo de exposición (9 minutos); también pudo observarse el fantoma de una persona de pie, en este caso el trabajador 1, viendo al frente con los brazos a los costados y sus diferentes órganos y tejidos en diferentes colores . Posteriormente fue colocada la fuente a nivel de manos y en los diversos ejes ortogonales x,y,z (circulo amarillo en las 3 perspectivas del fantoma), además de la configuración de la simulación, la cual, como ya se mencionó, se estableció con un criterio de 1.000.000 de corridas, tal y como se muestra en la figura 4.6. 67 Figura 4.6. Ubicación de la fuente a nivel de manos y configuración de la corrida de la simulación, en el fantoma virtual del programa VMC. Una vez insertados los datos de insumo para el programa, se inició la corrida general de la simulación y se obtuvieron los resultados de la simulación, tal y como se refleja en las figuras 4.7 y 4.8. Vale destacar que la corrida de los datos en el programa VMC tomó aproximadamente 15 minutos. 68 Figura 4.7. Resultados de la corrida de simulación, a través del programa VMC. Trabajador 1. Caso Turmero. También pudieron apreciarse los niveles de dosis (Gy) en diversos órganos, desde un punto de vista general, los cuales se ubicaron desde 0 Gy (cabeza), 0.27 Gy (vejiga) y 0.30 Gy (Gónadas), entre otros, asumiendo la postura de bipedestación y los brazos extendidos que tiene el fantoma. Con estos valores se pudo corroborar, que a nivel de manos hubo un efecto del tipo determinante, tal y como ocurrió en el caso de trabajador 1, el cual presentó un Síndrome Cutáneo Radioinducido (SCR), tal y como se mencionó anteriormente, al día 10 post-exposición (epitelitis húmeda). 69 Figura 4.8. Posibles efectos estocásticos y determinísticos en el trabajador 1. Caso Turmero. Por otra parte, haciendo el análisis de dosis local, pudo también ser corroborada la similitud de los valores simulados vs, los valores del informe del Hospital Percy, debido a que pudo obtenerse a través del programa VMC una dosis de 24,79 ± 20% Gy vs los 25 Gy del reporte del hospital (ver figura 4.9); de ahí que estos valores hayan sido acertados y en correspondencia con las dosis obtenidas por el trabajador 1, en base al reporte del hospital (ver figura 4.9). 70 Figura 4.9. Resultados de dosis local, en base a la corrida de simulación, a través del programa VMC. Trabajador 1. Caso Turmero. Asimismo, puede observarse que la dosis recibida a nivel de ambas manos fue igual a 25 Gy, por tanto los efectos se consideran del tipo determinístico, es decir, efectos a partir de un umbral de dosis y asociados muerte celular; es por ello que el trabajador 1 presentó epitelitis húmeda, debido al SCR, y existe una probabilidad de cáncer a largo plazo, debido a la alta dosis de radiación recibida. Este análisis permitió demostrar la efectividad del programa VMC, como método de estudio de casos, en vista que la dosis localizada real en manos del trabajador 1 fue de 25 Gy y según el programa fue de 24,79 Gy. 71 4.4. Modelo de auditoría al proceso de gammagrafía industrial Con la finalidad de brindar propuestas que permitan disminuir el nivel de riesgo durante las gammagrafías industriales, se desarrolló un modelo de auditoría para los procesos de gammagrafía industrial, el cual fue presentado en el IX Congreso IRPA (Cárdenas et al, 2013b). El modelo fue estructurado en las siguientes secciones: Pre–Auditoría: Proceso previo a la auditoría Planificación de la auditoría Definición del propósito de la auditoría: su objetivo y alcance. Conformación del equipo auditor: Auditor líder (debe planificar, conducir, reportar y hacer el seguimiento de la auditoría para determinar conformidad con los requisitos contenidos en esta propuesta), auditores (son los ejecutores de la auditoría) y especialistas (son los expertos en cuanto al proceso y medidas de protección radiológica en gammagrafía industrial). Definición del tiempo necesario para la realización de la auditoría: el quipo auditor debe definir dicho tiempo, en acuerdo con todo el personal involucrado directamente en la actividad de gammagrafía industrial. Alcance de la auditoría Límites, aspectos relevantes y criterios: Aquí deben ser especificadas las limitaciones (en caso que hubiesen), criterios técnicos considerados para llevar a cabo la auditoría (basamento en normas, procedimientos, formatos) y cualquier aspecto u consideración relevante. 72 Consolidación de la información Información básica: Programa de Protección Radiológica de la empresa, Plan de Emergencias Radiológicas de la empresa, Procedimiento de Gammagrafía Industrial de la empresa, certificados de fuentes radiactivas en uso, certificado de equipos de monitoreo y dosimetría personal disponible. Plan de trabajo: Organización del tiempo de la auditoría, de acuerdo a la planificación previa. Metodología de la auditoría: Criterios para las actividades de inspección, revisión, entrevistas y verificación de aspectos de seguridad de la actividad. Listas de verificación: Formato donde se registra el cumplimiento de los aspectos y variables referente al proceso de gammagrafía industrial (ver tabla 4.2). Tabla 4.2. Modelo de lista de verificación - Proceso de gammagrafía industrial. NOMBRE DE LA EMPRESA LISTA DE VERIFICACIÓN - PROCESO DE GAMMAGRAFIA INDUSTRIAL Fecha: Auditor: Empresa auditada: Código de inscripción en el Registro Nacional Permanente de Fuentes y Equipos Generadores de Radiaciones Ionizantes (RNPFEGRI): Fuentes (1) (2) (3) (4) (5) radiactivas utilizadas Actividad (1) (2) (3) (4) (5) (mCi) N° de posible personas expuestas: Distancia de acordonamiento (m): (público) Se cumple con: 1. Programa de protección radiológica 2. Plan de emergencias radiológicas 3. Procedimiento de SI NO Se cumple con: 8. Equipo gammagráfico y accesorios en buen estado 9. Elementos de rescate de fuentes 10. Colimador adecuado y SI NO 73 gammagrafía industrial en buen estado 11. Cajón metálico de transporte de la fuente fijado en la zona de carga del vehículo y con candado 12. Rotulado en vehículos, específicos a la fuente transportada 4. Certificado de las fuentes y de equipos de monitoreo (GeigerMüller) 5. Dosimetría personal y exámenes médicos 6. Monitoreo en la superficie del contenedor (blindaje), antes y después de la actividad 7. Clasificación, señalización y demarcación de la zona de trabajo 13. Personal calificado 14. Equipos de protección personal Total de No Conformidades: Dios es tu salvador personal OBSERVACIONES: Firma de representante la organización auditada Firma de los participantes Firma del auditor líder (1) (2) (3) (4) 5) Cada una de las casillas se explica a continuación: a) Fecha: Se indica la fecha en que es realizada la gammagrafía industrial. b) Auditor: Se coloca el nombre y apellido del auditor líder c) Empresa auditada: La empresa responsable de la actividad d) Código de inscripción en el Registro Nacional Permanente de Fuentes y Equipos Generadores de Radiaciones Ionizantes (RNPFEGRI): Requisito establecido por la Dirección de Energía Atómica (DEA), ente regulatorio Venezolano, para tener un registro y control de fuentes en el país. e) Fuentes radiactivas utilizadas: Se indican cada uno de los radioisótopos utilizados para llevar a cabo la actividad. f) Actividad: Se debe indicar la actividad al día de la actividad, expresada en milicuries (mCi). 74 g) N° de posibles personas expuestas: Se suministra el número de posibles personas expuestas del público en general. h) Distancia de acordonamiento: Distancia segura entre la fuente radiactiva y cualquier TOE o público en general, expresada en metros (m). i) Debe verificarse si se cuenta con los siguientes elementos, en la actividad de gammagrafía industrial: Programa de protección radiológica, Plan de Emergencias Radiológicas y Procedimiento de la actividad: Cada uno de ellos revisado y aprobado por el Comité de Protección Radiológica (CPR), con soportes de capacitación a los TOEs y verificación de la comprensión de cada documento por parte de ellos. Certificado de las fuentes y certificado de equipos de monitoreo (GeigerMüller), a completa disponibilidad para ser revisados y verificados. Dosimetría personal y exámenes médicos, con el objeto de tener un registro y control sobre las posibles dosis de radiación recibidas por los TOEs. Monitoreo en la superficie del contenedor (blindaje), antes y después de la actividad, de acuerdo a las tasas de dosis permisibles (menor a 2.000 µSv/hr en la superficie). Clasificación (zona supervisada, cuya tasa de dosis es menor a 0,005 mSv/h, y zona controlada, igual o mayor a 0,005 mSv/h), señalización de precaución (manténgase alejado, gammagrafía en proceso) y demarcación de la zona de trabajo (con cadenas o cuerdas, de acuerdo a una distancia que garantice el límite anual de dosis para público de 1 mSv/año). Equipo gammagráfico y accesorios en buen estado, con el objeto de validar que funcionarán de manera adecuada, tal y como establece el procedimiento de la actividad. Elementos de rescate de fuentes, tales como pinzas extensibles largas (entre 1-2 m, para la toma de la fuente a recuperar), detector de radiación con alarma audible (Geiger-Müller), dosímetros de lectura directa, pinzas de corte (en caso de requerir cortar el cable de control o el conector de la fuente sellada), blindajes temporales y contenedor de rescate temporal (ambos de al menos 8 capas hemireductoras). 75 Colimador adecuado y en buen estado, de forma que se garantice su uso en cada estudio, en cuanto a la delimitación de la zona del objeto a irradiar, direccionar la trayectoria de los fotones al objeto de estudio y así evitar posibles irradiaciones a los TOEs ó público. Cajón metálico de transporte de la fuente fijado en la zona de carga del vehículo y con candado, el cual debe ser verificado antes y después de la actividad, realizando mediciones externas al cajón para verificar que la fuente se encuentre ahí contenida (tasa de dosis máxima de 2 mSv/h en la superficie externa del medio de transporte y 0.1 mSv/h a una distancia de 2 m). Rotulado en vehículos, específicos a la fuente transportada, tipo de bulto y código ONU (UN) y OIEA de clasificación de material, en este caso UN 2916 y Clase 7, respectivamente, por tratarse de material radiactivo. Personal calificado, los cuales posean curso sobre protección radiológica (40 hrs) y conocimientos verificables, con soportes auditables, sobre el proceso de gammagrafía industrial (operación, uso de equipos y accesorios, llenado de registros, rescate de fuentes, seguridad radiológica y emergencias radiológicas). Equipos de Protección Personal (EPP), acordes al ambiente de trabajo donde se lleva a cabo la actividad de gammagrafía industrial, tales como cascos de seguridad, lentes de protección, orejeras, bragas, guantes, botas de seguridad, entre otros. Disponer en la zona de trabajo de la propuesta "Guía de protección radiológica: Gammagrafía Industrial (ver figura 4.10), con el objeto de proveer a los TOES y público de información general y medidas de precaución, de manera concisa y sencilla. 76 Figura 4.10. Guía de protección radiológica: Gammagrafía Industrial. 77 Notificación Formal del Inicio de la auditoría Notificación escrita del inicio de la auditoría, la cual puede ser realizada mensualmente, indicando los objetivos y alcances de la auditoría que se pretende realizar, el tiempo que durará la actividad, el número de miembros del equipo auditor, fecha y hora de las reuniones de apertura y cierre. Logística que permitirá la ejecución del proceso de auditoría, verificando los formatos, documentación, equipos, a ser empleados. Auditoría: con el objetivo de producir la revisión y evaluación profunda de la gestión efectuada Reunión de Apertura, donde se lleve a cabo la e xposición del objetivo, alcance, metodología y requerimientos, para llevar a cabo la auditoría técnica la actividad de gammagrafía industrial. Revisión de documentos, con soportes verificables. Entrevistas, a través del uso de cuestionario o grabaciones, con el fin de registrar las opiniones de los TOEs involucrados en la actividad. Inspección en sitio, a través de la validación de la información registrada en los documentos. Reunión de Cierre, donde sean presentados los hallazgos y conclusiones, señalando conformidades y no conformidades y el establecimiento de compromisos para la implementación de un plan por parte del auditado, donde se indiquen las acciones para corregir las no conformidades, fecha estimada y responsables del cumplimiento. 78 Post-Auditoría Preparación del Informe final, con la elaboración de un documento preciso, donde se resalten las oportunidades de mejora a través del uso de todas las evidencias encontradas. Seguimiento de las acciones correctivas/ preventivas, contactando al auditado (responsable) a fin de conocer el avance de las acciones correctivas o preventivas y su eficacia. 4.5. Desarrollo del plan de emergencias radiológicas Durante la realización de las actividades relacionadas con la gammagrafía industrial, se pudo identificar que los escenarios más probables, para un accidente radiológico, se tienen el proceso de gammagrafía industrial, transporte de material radiactivo y en los medidores de nivel. Adicionalmente, pudo percibirse bajo nivel de conocimiento en cuanto a los aspectos que deben tomarse en cuenta durante la activación de un plan de emergencias radiológicas y la aplicación de procedimientos técnicos, transporte de fuentes y control de ingreso y salida de fuentes en desuso de los almacenes además de los roles y responsabilidades durante una emergencia o contingencia, identificación de escenarios, clasificación de posibles de accidentes radiológicos, planificación de la respuesta de emergencia, canales de comunicación, criterios de intervención, tiempo de respuesta y medidas de protección en condiciones de emergencia (Ortiz et al, 2000). En base a lo expuesto, se elaboró una propuesta de Plan de emergencias Radiológicas, en las actividades de gammagrafía industrial tomando en cuenta el marco legal, normas internacionales y nacionales, y además considerando aspectos de gestión de seguridad y salud ocupacional y gestión de la calidad, desarrollando los siguientes instrumentos: 79 Matriz de responsabilidades durante emergencias radiológicas, identificación de escenarios, clasificación de posibles de accidentes radiológicos, criterios de intervención. Guía para la selección y verificación de los instrumentos de detección de las radiaciones ionizantes Guía para la vigilancia radiológica Clasificación, señalización y demarcación de las zonas de trabajo con fuentes de radiaciones ionizantes Inspección del blindaje para contenedores de las fuentes radiactivas selladas Consecutivamente, fue revisada la información contenida en las normas y procedimientos técnicos actualizados, con el apoyo de expertos en materia de energía nuclear (Cárdenas et al, 2013a). PROPUESTA DE UN PLAN DE EMERGENCIA RADIOLOGICA (PER) La innovación en la presente propuesta de Plan de Emergencias Radiológicas, radica en la conjunción de diversas áreas, como son la protección radiológica, la gestión para la calidad de los procesos y la gestión en seguridad y salud laboral, de forma que este plan pueda fungir como una nueva metodología de prevención de accidentes radiológicos, de manera sistémica, y que a su vez sea flexible e interactivo con cualquier sistema de gestión establecido en las empresas. Por otra parte, este PER permite cubrir aspectos de calidad del proceso de atención de emergencias radiológicas; cubrir aspectos de seguridad e higiene ocupacional, al salvaguardar la integridad físicas de los TOEs y público en general Esta propuesta fue presentada en el IX Congreso IRPA 2012 (Cárdenas et al, 2013a), y se está implementando actualmente en una refinería de petróleo venezolana. 80 Objetivo del PER Proporcionar lineamientos para una efectiva respuesta ante un determinado evento o accidente que conlleve a una posible emergencia radiológica, con la finalidad de poder resguardar la integridad física de las personas, instalaciones y equipos. Alcance del PER Este procedimiento es aplicable en todas las instalaciones donde sean llevadas a cabo actividades de gammagrafía industrial. Generalidades del PER Documentos de referencias (ver tabla 4.3) Tabla 4.3. Referencias para el PER propuesto. Nombre del Documento Ley orgánica de Prevención, Condicones y Medio Ambiente de Trabajo (Lopcymat) Norma Covenin 3299:1997. Programa de Protección Radiológica. Requisitos. IAEA TECDOC 953. Method for the development of emergency response preparedness for nuclear or radiological accidents. IAEA TECDOC 718. Plan modelo nacional de respuesta de emergencia para accidentes radiológicos. INES – Escala Internacional de sucesos nucleares y radiológicos Norma ISO 9001:2008. Sistemas de Gestión de la Calidad. Requisitos. Norma OHSAS 18001:2008. Sistemas de Gestión de Seguridad y Salud Ocupacional. Requisitos. Editorial / Año INPSASEL (2005). COVENIN (2004). IAEA (1997). IAEA (2000). IAEA (2015). ISO (2008). OHSAS (2008). 81 Definición de términos Escala INES (Internacional Nuclear Event Scale): Es una escala internacional de sucesos nucleares y radiológicos introducida por la OIEA para informar sobre la magnitud de un accidente nuclear, tal y como se puede apreciar en la figura 4.11 (IAEA, 2015). Figura 4.11. Escala INES. Oficial de Protección Radiológica (OPR): Es la persona responsable de la protección radiológica durante el uso, transporte y almacenaje de fuentes radiactivas en uso y desuso, en una determinada instalación. Comité de Protección Radiológica (CPR): Se propone un comité multidisciplinario, generalmente no contemplado en las organizaciones, cuyo objetivo es gestionar todo lo relacionado a la protección radiológica durante el uso, transporte y almacenaje de fuentes radiactivas en uso y desuso, en una determinada instalación, formando parte del Servicio de Seguridad y Salud en el trabajo (SSST) y apoyando al Comité de Seguridad y Salud Laboral (CSSL). Entre sus facultades propuestas está n: 82 Aprobar el Programa de Protección Radiológica, el Plan de Emergencias Radiológicas y los procedimientos operativos, donde se utilice o haya exposición a fuentes radiactivas Vigilar las condiciones protección radiológica brindar asistencia y asesoramiento a organizaciones, TOEs y público en general Denunciar las condiciones inseguras y el incumplimiento de los acuerdos que se logren en su seno en relación a las condiciones de protección radiológica. Conocer y analizar los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes, a objeto de valorar sus causas y proponer las medidas preventivas. Responsabilidades del PER De la Gerencia General y Gerencias de primer nivel Suministrar los recursos para el cumplimiento del Plan de Emergencias Radiológicas. Promover y exigir el cumplimiento y efectividad del presente plan al custodio de la instalación o área que contenga fuentes de radiaciones ionizantes, a través de la rendición de cuenta del mismo. Del Comité de Protección Radiológica (CPR) Brindar apoyo al custodio, de la instalación o área que contenga fuentes de radiaciones ionizantes, en el cumplimiento efectivo el plan de emergencias radiológicas. Evaluar las notificaciones de posibles emergencias radiológicas 83 Asumir la atención de la posible emergencia radiológica hasta que pueda ser controlada, o en caso contrario, hasta que tome el control el ente regulador venezolano en protección radiológica. Declarar el inicio y fin de la emergencia radiológica al personal custodio de la instalación o área que contenga fuentes radiactivas. Asegurar que todos los trabajadores y trabajadoras de su instalación o área, comprendan el Plan de Emergencias Radiológicas. Entregar un informe técnico detallado al ente regulador venezolano en materia de protección radiológica y la gerencia general de la empresa, sobre cualquier posible emergencia radiológica. Del custodio de la instalación o área Cumplir los lineamientos establecidos en este plan, en las instalaciones u organizaciones bajo su custodia; rindiendo cuentas sobre la efectividad a los niveles gerenciales. Asegurar que todos los trabajadores y trabajadoras de su instalación o área, comprendan el Plan de Emergencias Radiológicas. Comunicarse con el CPR en caso de una posible emergencia radiológica. Brindar toda la cooperación que requiera el CPR. De las organizaciones de Seguridad, Higiene y Salud Ocupacional Cumplir los lineamientos establecidos en este plan. Comunicarse con el CPR en caso de una posible emergencia radiológica. Brindar toda la cooperación que requiera el CPR. De los Oficiales de Protección Radiológica Cumplir los lineamientos establecidos en este plan. Comunicarse con el CPR en caso de una posible emergencia radiológica. 84 Brindar toda la cooperación que requiera el CPR. De los trabajadores Cumplir con los lineamientos establecidos en el presente plan. Comunicarse con el personal custodio de la instalación, en caso que detecte algún posible evento radiológico. Seguir las instrucciones que le indique el personal custodio de la planta, CPR u organizaciones de apoyo (Seguridad, Higiene y Salud Ocupacional), en caso de una posible emergencia radiológica. Requisitos generales Materiales, herramientas y equipos Equipos: Detector Geiger-Müller, dosímetros personales, contador de neutrones, pinzas telescópicas, barreras plomadas Planos de la instalación a evaluar Precauciones de seguridad e higiene Utilice los equipos de protección personal: casco de protección, lentes de protección (transparentes claros u oscuros, de acuerdo al peligro presente), protector auditivo tipo orejera o tapón, respirador contra vapores y partículas tóxicas, braga ignífuga, guantes de carnaza, botas de protección modelo Brodekin, zapatos de seguridad corte medio o cualquier otro que sea identificado en el análisis de riesgo del trabajo a ejecutar. Revise el buen funcionamiento del equipo antes de su uso. 85 Escenarios para la ejecución del PER: Existen diversos escenarios de emergencias radiológicas en el CRP: Escenario 1 - nivel 0 de la escala INES: Se pierde o es robado material radiactivo durante el transporte Escenario 2 - nivel 0 de la escala INES: La fuente radiactiva queda fuera del blindaje de transporte o contenedor durante una operación rutinaria de gammagrafía industrial Escenario 3 - nivel 0 de la escala INES: Dispersión de material radiactivo, durante transporte o almacenamiento, pudiendo provocar contaminación de áreas o personas Escenario 4 - nivel 1 en adelante de la escala INES: Incendio. La Autoridad Reguladora Venezolana de Protección Radiológica debe tomar el control de la situación El CPR puede controlar solamente eventos nivel 0, siempre y cuando cuente con los recursos necesarios. En caso de no poder controlar la situación, la Autoridad Reguladora Venezolana de Protección Radiológica debe tomar el control, ya sea en cualquiera de los niveles desde el 0 hasta el 7, de la escala INES. Desarrollo del PER: Ejecución del Plan de Emergencias Radiológicas. Cualquier trabajador puede detectar la posibilidad de emergencia radiológica El trabajador debe informar sobre la posible emergencia radiológica al personal custodio de la instalación El personal custodió de la instalación debe comunicarse inmediatamente con el Oficial de Protección Radiológica (OPR) del Comité de Protección Radiológica (CPR). El OPR y el resto del equipo CPR se dirige al lugar de la posible emergencia y evalúa la situación, de acuerdo a la escala INES El CPR declara la emergencia radiológica, previa evaluación en sitio del evento. NOTA: En caso que no se declare la emergencia radiológica, el CPR simplemente notifica verbalmente y por escrito 86 (correo electrónico u otros) al personal custodio que no hay peligro alguno. En caso de ser declara la emergencia radiológica, se desaloja todo el personal de la instalación, bajo indicación del CPR y con la colaboración del custodio de la instalación y las organizaciones de apoyo, las cuales son: Seguridad, Higiene, Salud Ocupacional. El CPR, con la cooperación del personal custodio de la instalación, las organizaciones de apoyo y OPR, deben atender la emergencia, siempre y cuando cuenten con los recursos necesarios (materiales, herramientas y equipos): Si se puede controlar la emergencia radiológica: El CPR declara finalizada la emergencia al personal custodio de la instalación y las organizaciones de apoyo (Seguridad, Higiene y Salud Ocupacional) El CPR notifica por escrito a la Autoridad Reguladora Venezolana de Protección Radiológica, sobre la emergencia ocurrida El CPR entrega a la Gerencia General de la empresa y a la Autoridad Reguladora Venezolana de Protección Radiológica un informe técnico detallado sobre la emergencia radiológica. Si no se puede controlar la emergencia radiológica: El CPR notifica a la Autoridad Reguladora Venezolana de Protección Radiológica sobre la emergencia, y vigila la restricción del ingreso a la instalación afectada de personas hasta que la autoridad asuma la atención de la emergencia La Autoridad Reguladora Venezolana de Protección Radiológica asume la atención de la emergencia, junto a la cooperación del CPR, organizaciones de apoyo y OPR de la empresa contratista (si aplica). 87 Figura 4.12. Flujograma del PER. Esta propuesta de PER permite llevar un control sobre la gestión de manejo, almacenaje y transporte de fuentes radiactivas, y también sobre las medidas de acción ante incidentes y accidentes radiológicos, de forma segura, bajo una perspectiva de calidad del proceso y mitigación del riesgo operacional. 88 Un ejemplo de aplicación sobre la utilidad de este plan, se tiene en el caso de Turmero de 2010. Al momento de detectarse la posible emergencia radiológica, debido a la pérdida de la fuente radiactiva, se hubiese informado al personal custodio de la estación de servicio, donde se llevaba a cabo la gammagrafía industrial. El personal custodio informaba al Comité de Protección Radiológica (CPR) de los responsables de la ejecución de la actividad; el CPR hubiese evaluado la situación y declarado la emergencia, informando a los trabajadores no involucrados en la actividad; en caso que alguno la hubiese tomado, al tener conocimiento del nivel de riesgo de lo que consiguió hubiese informado de inmediato, evitando la prolongación del tiempo de manipulación directa de la fuente con las manos, de manera considerable; se hubiesen llevado a un centro de atención médica a los trabajadores que estuvieron expuestos a la fuente; se hubiese acordonado el lugar, hasta culminar las labores de atención de la emergencia. Una vez finalizada las labores de atención se hubiese informado la finalización de la emergencia y el desarrollo de los informes técnicos a los entes reguladores en seguridad y salud laboral y protección radiológica. Lo más probable es que los trabajadores, al no haber tenido mucho tiempo de contacto directo con la fuente, debido a que están capacitados para reconocer una fuente radiactiva y alertar rápidamente cualquier situación anormal, no hubiesen tenido consecuencias del tipo determinístico, evitando exposiciones más severas. 4.4. Sistema de Rastreo Móvil de Fuentes Radiactivas (SRF) El presente sistema de localización de material radiactivo, en caso de traslado, permitió monitorear, instante a instante (con una incertidumbre de 5 minutos), la actividad y ubicación de una determinada fuente, a través de un GPS 89 integrado, reduciendo la probabilidad de pérdida y de posibles accidentes radiológicos fatales, no fatales, leves, incidentes (TOE y/o público) o consecuencias ambientales (ver figura 4.13). Figura 4.13. Sistema de Rastreo Móvil de Fuentes Radiactivas (SRF): (a) Contador Geiger; (b) Extensor del contador Geiger; (c) Sensor de posicionamiento del SRF; (d) Cargador de auto del SRF; (e) Microcontrolador del SRF. El dispositivo diseñado está integrado por 4 etapas funcionales: un receptor GPS (Global Positioning System) para determinar las coordenadas geográficas del punto de medición; memoria interna de almacenamiento temporal de datos y un modulo GSM/GPRS (Global System for Mobile Communications/General Packet Radio Service) para la transmisión de datos. El núcleo del sistema es un microcontrolador, el cual se encarga de controlar todos los procesos de manera automática (Cárdenas et al, 2014). Se creó un programa con las instrucciones que dicho microcontrolador debe ejecutar, en el orden especifico, el cual fue luego escrito en su memoria no volátil. Debido a la complejidad a nivel de hardware para realizar este dispositivo, 90 se utilizaron dos módulos comerciales, los cuales cuentan con la mayoría de los elementos necesarios para esta aplicación, ya interconectados entre sí. El primer modulo es el “PIC32 Ethernet Starter Kit” el cual cuenta con el microcontrolador (ver figura 2a), mientras que el segundo modulo es el “Machineto-Machine (M2M) PICtail Daughter Board” en el cual se encuentran el receptor GSM y el transmisor/receptor GSM/GPRS (ver figura 4.14). Figura 4.14. Módulo microcontrolador “PIC32 Ethernet Starter Kit” (a) y módulo Machine-to-Machine (M2M) PICtail Daughter Board (b). Ambos módulos son producidos por la empresa Microchip. Adicionalmente, fueron construidos en la Universidad Simón Bolívar, es decir "en casa" la tarjeta con los elementos de acondicionamiento de la señal salida del medidor de radiación así como las tarjetas de alimentación y de interconexión. El microcontrolador presente en el modulo es el modelo PIC32MX795F512L, el cual funciona a una velocidad de reloj de 80 MHz, posee 85 pines de entra y salida, 512 Kb de memoria de programa y 128 Kb de memoria RAM. El modulo GSM/GPRS es el “LEON-G200” producido por la empresa UBLOX el cual tiene una sensibilidad mayor a los -109 dBm, posee una puerta de comunicación serial, se comunica mediante comandos AT y soporta los protocolos IP, UDP, TCP, FTP, HTTP y SMTP. 91 Finalmente, el modulo GPS es el “NEO-6Q” también de la empresa UBOX el cual posee una puerta de comunicación serial la cual puedes ser conectada directamente modulo “LEON-G200”, tiene una sensibilidad mayor a los -162 dBm y puede trabajar ya se en modo autónomo o asistido. Para poder acceder a la red GSM, en el modulo M2M se debe instalar una tarjeta SIM (en el porta-SIM presente en `el modulo) de un proveedor local, el cual ofrezca el servicio de transmisión de paquetes de datos GPRS, de modo que el dispositivo sea capaz de transmitir los datos a través de esta red de comunicación hasta el servidor de correo electrónico. En la figura 4.15 se presenta una imagen del dispositivo de adquisición (a), la tarjeta de interconexión (b) y el dispositivo de transmisión de datos final (c). Figura 4.15. El dispositivo de adquisición (izquierda) y transmisión de datos (derecha), junto a la tarjeta de interconexión (parte central), la alimentación y acondicionamiento de la señal (a la izquierda). 92 Los pulsos eléctricos fueron generados en consecuencia por la radiación absorbida, procesados por un micro-controlador, almacenado junto con las coordenadas geográficas del punto de medición y luego trans mitidos. Este proceso se realizó en un intervalo de tiempo preestablecido. En la Figura 4.16 se resume el procedimiento de consecución y reporte de datos, a través del esquema del sistema de adquisición y transmisión de datos. Figura 4.16. Esquema del sistema de adquisición y transmisión de datos: Monitor (A); Registro de Datos (B); envío vía celular (C); recepción vía e-mail (D); elaboración de una tabla de datos (E); producción del mapa radiológico (F). Finalmente, los datos fueron enviados a la siguiente dirección de correo electrónico: [email protected]. En la tabla 4.4 se presenta un ejemplo de datos recibidos del sistema. 93 Tabla 4.4. Datos enviados por el SRF vía correo electrónico. Ejemplo de datos recibidos: en la primera columna el remitente, día y fecha; en las otras la secuencia de datos hora, fecha, coordenadas geográficas Norte (N) / Oeste (W), altura (metros sobre el nivel del mar m/sl), velocidad del viento en nudos (knots) y cuentas por minuto (counts/min) From: [email protected] SRMR Data Message Monday, November 10, 2014 17:16:44 17:17:44 11-10-14 11-10-14 10 30 19,4311 N 10 30 26,6308 N 66 52 48,761 W 66 52 44,3847 W 929.6 m/sl 937.0 m/sl 7.998 knots 10.642 knots 0 counts/min 0 counts/min 17:19:44 17:20:44 11-10-14 11-10-14 10 30 35,5810 N 10 30 34,7021 N 66 52 42,9785 W 66 52 40,7519 W 988.1 m/sl 968.6 m/sl 0.843 knots 9.019 knots 0 counts/min 0 counts/min Los datos de las coordenadas geográficas y el numero de cuentas forman la tabla de datos que permitió monitorear una fuente y evitar que ésta se perdiera, así como también pudo utilizarse en conjunto con por el programa Surfer-8TM para elaborar mapas de niveles de radiación ambiental (ver figura 4.17). 94 Figura 4.17. Sistema de Rastreo Móvil de Fuentes Radiactivas (SRF): (a) sensor en el techo del automóvil utilizado en las pruebas piloto; (b) Contador Geiger y microcontrolador del SRF; (c) Extensor del contador Geiger y una fuente de prueba de baja actividad y (d) Microcontrolador del SRF dentro del automóvil. 4.4. Análisis costo-beneficio de la aplicación de los métodos de prevención de riesgos propuestos en el proceso de gammagrafía industrial Los pasos usuales en protección radiológica para las actividades relativas a la gammagrafía industrial, pueden observarse en la figura 4.18. 95 Figura 4.18. Pasos usuales de protección radiológica en el proceso de gammagrafía industrial. De esta figura pudieron analizarse tres principales escenarios: Escenario 1 (flechas verdes): se cumplen todos los pasos, con un nivel de riesgo bajo y costos de inversión en protección radiológica elevados Escenario 2 (flechas amarillas): se obvian algunos pasos frecuentemente, incidiendo en un nivel de riesgo alto y costos de protección radiológica a mediana escala Escenario 3 (flechas rojas): se obvian casi en su totalidad el número de pasos, con la finalidad de disminuir al máximo los costos de protección radiológica, pero incidiendo en un nivel de riesgo muy alto Estos referidos escenarios indican que a medida que disminuye la inversión en protección radiológica (costo de la protección, mantenimiento y seguimiento), de forma exponencial, aumenta el riesgo de consecuencias negativas a los TOEs y público en general (detrimento de la salud), de forma 96 lineal ascendente, y además puede ser apreciado un punto de equilibrio (S 0), en el cual los costos de la protección y los costos por detrimento de la salud, alcanzan un balance costo-beneficio, tal y como se muestra en la figura 4.19 (Ahmed y Daw, s.f). Figura 4.19. Costos en pasos de protección radiológica vs. Detrimento de la salud de TOEs y público en general, en el proceso de gammagrafía industrial. Adicional a los costos que implica el establecimiento de los pasos en protección radiológica, se tienen los costos por concepto de posibles indemnizaciones. A continuación se muestra un estudio de estimación de indemnización a un trabajador, de acuerdo a lo establecido en la Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo, Lopcymat (República Bolivariana de Venezuela, 2005), en caso de un accidente radiológico, de acuerdo a tipo de consecuencias (ver tabla 4.5). 97 Tabla 4.5. Indemnizaciones estimadas para un TOE, en caso de un accidente radiológico. La indemnización salarial equivalente por el trabajador afectado, en caso de un accidente radiológico, puede ser desde 1 a 7 años de su salario, equivalentes a un rango de 10.280 hasta 17.990 U.T, dependiendo del tipo de consecuencia (discapacidad para trabajar). Es importante subrayar que la Lopcymat establece en sus artículos 118, 199 y 120 las sanciones por incumplimiento de condiciones de seguridad y salud laboral no solamente por el trabajador afectado, sino también por los trabajadores expuestos, las cuales pueden ser desde 25 hasta 100 U.T de multa por cada uno de ellos (República Bolivariana de Venezuela, 2005). De esta manera, se tiene que los costos totales por evadir pasos en protección radiológica, son la sumatoria de los costos de las medidas de protección, costos de indemnización a un trabajador afectado y costos por incumplimiento de condiciones de seguridad y salud laboral, el cual se obtiene sumando el valor sancionatorio a todos los trabajadores expuestos; de dicho total, puede ser apreciado que la inversión de medidas de protección al final es mucho menor que los costos por detrimento de la salud (costos totales). En vista que el número de pasos incide en el aumento o disminución de costos, las acciones deben orientarse a la disminución de dichos pasos, de forma tal que fuese alcanzado el punto de equilibrio antes mencionado. Los métodos propuestos de protección radiológica, en el proceso de gammagrafía industrial, para la presente tesis de grado, permiten una 98 disminución del número de pasos y al mismo tiempo reducen el nivel de riesgo, en TOEs y público en general (ver figura 4.20). Figura 4.20. Pasos propuestos de protección radiológica en el proceso de gammagrafía industrial. La propuesta es del tipo sistémico, de forma tal que para los requerimientos de realizar una determinada gammagrafía industrial, los pasos puedan interactuar entre sí. Es por ello que contar un programa de protección radiológica, normas técnicas, procedimientos, equipos, accesorios, monitoreo, mantenimiento (preventivo y correctivo), experiencia operacional de los TOEs, plan de auditorías técnicas, plan de emergencias radiológicas, simulaciones de eventos (que permitan crear en los TOEs y público conciencia sobre los efectos de las radiaciones, en las capacitaciones), bajo un marco de gestión de la calidad y seguridad y salud ocupacional, pueden permitir resultados de trabajo conformes a los requerimientos, con el mínimo nivel de riesgo ocupacional. Otros elementos propuestos son el CPR (Comité de Protección Radiológica) y las unidades de apoyo, los cuales apalanquen de manera más eficaz la ejecución de las actividades de gammagrafía industrial y posibles 99 emergencias radiológicas, y permitan que estos pasos se puedan retroalimentar de información que incida en mejoras continuas del proceso. Por último, la aplicación de los pasos propuestos permite alcanzar un punto de equilibrio costo-beneficio, al ser menos pasos para la ejecución segura de la actividad. Un ejemplo de aplicación sobre la utilidad de estos pasos (método de reducción de riesgo) propuestos, se tiene en el caso de Turmero de 2010. Al momento de llevarse a cabo los pasos de protección radiológica, de manera efectiva, los costos por detrimento de la salud y posibles indemnizaciones a los TOEs hubiesen tendido a la baja, evitando que la empresa que provee el servicio de gammagrafía industrial hubiese tenido que asumir en gastos de atención médica, traslado al Hospital Percy (en Francia), tratamiento médico y posibles indemnizaciones posteriores, lo cual representó un costo evidentemente superior al que hubiese significado implementar los pasos propuestos de protección radiológica. 100 CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El presente Trabajo de Grado permitió el desarrollo de diversos métodos de prevención en el proceso de gammagrafía industrial, con el objeto de reducir el nivel de riesgo ocupacional. Las inferencias de los resultados presentados, generó diversas conclusiones y recomendaciones, a ser expuestas a continuación. 5.1. Conclusiones Con el desarrollo de los métodos (pasos) propuestos de protección radiológica, en el proceso de gammagrafía industrial, para la presente tesis de grado, se logró una reducción del nivel de riesgo, en TOEs y público en general, en base a un análisis costo-beneficio, permitiendo lograr un punto de equilibrio entre los costos de inversión para la implementación de dichos pasos y un control de los niveles de riesgos ALARA, es decir, tan bajos como sean posibles. La innovación en la propuesta de Plan de Emergencias Radiológicas, radicó en la conjunción de diversas áreas, como son la protección radiológica, la gestión para la calidad de los procesos y la gestión en seguridad y salud laboral, de forma que este plan pueda fungir como una nueva metodología de prevención de accidentes radiológicos, y que a su vez sea flexible e interactivo con cualquier sistema de gestión establecido en las empresas. Además pudo ser verificada la efectividad del Sistema de Rastreo Móvil de Fuentes Radiactivas (SRF), en la trazabilidad de fuentes 101 radiactivas huérfanas, al poder informar el sistema por correo electrónico cualquier descenso abrupto en el número de cuentas por minuto, lo cual indica que la fuente no se encuentra en el blindaje y además permite saber las coordenadas de su ubicación, de forma tal que el proceso de rescate sea más rápido y efectivo, en comparación con los métodos tradicionales. El programa VMC, a través del método de simulación Monte Carlo, pudo calcular la dosis absorbida en órganos y tejidos, dentro de una incertidumbre de 20%, con los cual se demostró su utilidad en la promoción de la cultura preventiva en TOEs y público en general. La propuesta de modelo de auditoría, al proceso de gammagrafía industrial, permitió evaluar integralmente dicho proceso y garantizar que fuese conforme a los requisitos de protección radiológica, seguridad y salud laboral y gestión de la calidad. El factor "Buildup" en el cálculo de densidad radiográfica, dosis y blindaje, permite que sea un factor de corrección que brinda resultados más cercanos a la realidad La propuesta del Comité de Protección Radiológica (CPR) permitió demostrar que puede ser de gran utilidad y apoyo al Comité de Seguridad y Salud Laboral de una organización, para la promoción, prevención y vigilancia en materia de protección radiológica, y por ende proteger la vida y la salud de los trabajadores ocupacionalmente expuestos (TOEs) y público en general. Los resultados de las encuestas, aplicadas al inicio de la investigación, reflejaron la necesidad de los TOEs de promover un proceso de actualización de normas y procedimientos técnicos, formación (capacitación) e implementación de pasos de protección radiológica, que les permitiese poder desarrollar la actividad de gammagrafía industrial de manera segura y confiable. 102 5.1. Recomendaciones Los métodos propuestos de protección radiológica, en el proceso de gammagrafía industrial, para la presente tesis de grado, permiten una disminución del número de pasos con resultados ALARA, es decir reduciendo el nivel de riesgo tan bajo como sea factible (microriesgos), en TOEs y público en general, cumpliendo además con el marco legal y técnico en materia de protección radiológica, seguridad y salud ocupacional y gestión de la calidad. El compromiso de cultura preventiva de los supe rvisores debe quedar plasmado en una política interna de la organización que desarrolle actividades de gammagrafía industrial, elogiando el trabajo seguro y no tolerando los atajos inseguros “porque nada va a ocurrir”, así como el uso de las fuentes, equipos y accesorios solamente a TOEs capacitados y autorizados,.. Debe ser evaluada la factibilidad de rediseño de bragas (overoles) industriales, sin bolsillos, de forma tal que la probabilidad de guardar una fuente en alguno de los bolsillos sea prácticamente nula y brinde seguridad a los TOEs y trabajadores no relacionados con las actividades de gammagrafía industrial. Como parte de las mejoras continuas, deben ser aplicadas técnicas que permitan conocer las opiniones de los TOEs, tales como encuestas y conversatorios, con el objeto de que ellos se sientan partícipes de las medidas de reducción de riesgo. Debe ser utilizado el factor Buildup en el cálculo de dosis, blindaje y densidad radiográfica, con el objeto de obtener valores más cercanos a la realidad. 103 Se sugiere que otros estudios sean efectuados, como continuación de esta Tesis de Grado, para desarrollar nuevos métodos de prevención (pasos), desde el punto de vista de protección radiológica (nivel de protección ALARA), gestión de la calidad y seguridad y salud ocupacional, con la finalidad que puedan ser más efectivos en la reducción de riesgo, en el proceso de gammagrafía industrial, desde una perspectiva costo-beneficio. 104 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Adloff et al (1999). The laboratory notebooks of Pierre and Marie Curie and the discovery of Polonium and Radium. Physics. 49: 1005. Ahmed, S; Daw, H. (s.f). El análisis de costes-beneficios y la protección radiológica. Boletín OIEA. Vol.22, n9, 5/6. Ahonen, S. (2008). Radiography: A conceptual approach. Radiography; 14(4):288293. ASSE (2015). 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Artículo presentado en el IX Latin American IRPA Regional Congress on Radiation Protection and Safety. Rio de Janeiro, Brasil. 2013. El presente artículo fue ganador de una beca ofrecida por la OIEA, debido a su aporte a la protección radiológica. 111 ANEXO 4. Risk reduction measures in industrial radiography related to oil refining industry. Artículo presentado en el X International Symposium on radiation Physics. Tuxtla, México. 2014. 112