Conheça os Equipamentos Utilizados na Radiologia Industrial em END

A radiografia é um método usado para inspeção nos Ensaios Não Destrutivos (END) que baseia-se na absorção diferenciada da radiação ionizante na peça que está sendo inspecionada. Devido às diferenças na densidade e variações na espessura do material, ou mesmo diferenças nas características de absorção causadas por variações na composição do material, diferentes regiões de uma peça absorverão quantidades diferentes da radiação penetrante.

Essa absorção diferenciada da radiação poderá ser detectada através de um filme, ou através de um tubo de imagem ou mesmo medida por detectores eletrônicos de radiação. Essa variação na quantidade de radiação absorvida, detectada através de um meio, irá nos indicar, entre outras coisas, a existência de uma falha interna ou defeito no material.

A figura abaixo apresenta a técnica geral de ensaio radiográfico na indústria (Andreucci, 2009).

Radiologia Industrial END

A radiografia industrial é então usada para detectar variação de uma região de um determinado material que apresenta uma diferença em espessura ou densidade comparada com uma região vizinha, em outras palavras, a radiografia é um método capaz de detectar com boas sensibilidade defeitos volumétricos.

Isto quer dizer que a capacidade do processo de detectar defeitos com pequenas espessuras em planos perpendiculares ao feixe, como trinca dependerá da técnica de ensaio realizado. Defeitos volumétricos como vazios e inclusões que apresentam uma espessura variável em todas direções, serão facilmente detectadas desde que não sejam muito pequenos em relação à espessura da peça.

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Equipamentos Emissores de Raios-X na Radiologia Industrial

Os Raios X são produzidos em ampolas especiais. Os tamanhos das ampolas ou tubos são em função da tensão máxima de operação do aparelho. Os equipamentos de Raios X industriais se dividem geralmente em dois componentes: o painel de controle e o cabeçote, ou unidade geradora.

O painel de controle consiste em uma caixa onde estão alojados todos os controles, indicadores, chaves e medidores, além de conter todo o equipamento do circuito gerador de alta voltagem. E através do painel de controle que se fazem os ajustes de voltagem e amperagem, além de comando de acionamento do aparelho.

No cabeçote está alojada a ampola e os dispositivos de refrigeração. A conexão entre o painel de controle e o cabeçote se faz através de cabos especiais de alta tensão (Andreucci, 2009).

Os equipamentos considerados portáteis, com voltagens até 400 kV, possuem peso em torno de 40 a 80 kg, dependendo do modelo. Os modelos de tubos refrigerados a gás são mais leves ao contrário dos refrigerados a óleo.

Equipamentos Emissores de Raios Gama na Radiologia Industrial

As fontes usadas em gamagrafia (radiografia com raios gama), requerem cuidados especiais de segurança pois, uma vez ativadas, emitem radiação, constantemente. Deste modo, é necessário um equipamento que forneça uma blindagem, contra as radiações emitidas da fonte quando a mesma não está sendo usada.

De mesma forma é necessário dotar essa blindagem de um sistema que permita retirar a fonte de seu interior, para que a radiografia seja feita. Esse equipamento denomina-se Irradiador (Andreucci, 2009).

Os irradiadores compõe-se, basicamente, dos seguintes componentes fundamentais: blindagem, uma fonte radioativa e dispositivos para expor a fonte radiativa conforme demonstra a figura a seguir.

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As blindagens podem ser construídas com diversos tipos de materiais. Geralmente são construídos com a blindagem, feita com um elemento (chumbo ou urânio exaurido), sendo contida dentro de um recipiente externo de aço, que tem a finalidade de proteger a blindagem contra choques mecânicos.

Uma característica importante dos irradiadores, que diz respeito à blindagem, é a sua capacidade. Como sabemos, as fontes de radiação podem ser fornecidas com diversas atividades e cada elemento radioativo possui uma energia de radiação própria. Assim cada blindagem é dimensionada para conter um elemento radiativo específico, com uma certa atividade máxima determinada.

Outro fato de relevância nas blindagens destes irradiadores é que o material utilizado é urânio exaurido que em função de seu alto número atômico possibilita blindagens eficientes com volumes reduzidos.

Características Físicas e Tipos de Irradiadores Gama

As fontes radioativas para uso industrial, são encapsuladas em material austenítico, de maneira tal que não há dispersão ou fuga do material radioativo para o exterior.

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Um dispositivo de contenção, transporte e fixação por meio do qual a cápsula que contém a fonte selada, está solidamente fixada em uma ponta de uma cabo de aço flexível, e na outra ponta um engate, que permite o uso e manipulação da fonte, é denominado de “porta fonte”.

Devido a uma grande variedade de fabricantes e fornecedores existem diversos tipos de engates de porta fontes. A seguir as principais radioativas que podem ser utilizadas em gamagrafia, assim como as suas características :

Selênio – 75: 75Se (Z=34);
Irídio – 192: 192Ir (Z=77);
Cobalto – 60: 60Co (Z=27).

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Os irradiadores gama são equipamentos dotados de partes mecânicas que permitem expor com segurança a fonte radioativa. A principal parte do irradiador é a blindagem interna, que permite proteção ao operador a níveis aceitáveis para o trabalho, porém com risco de exposição radiológica se armazenado em locais não adequados ou protegidos.

O que mais diferencia um tipo de irradiador de outro são os dispositivos usados para se expor a fonte. Esses dispositivos podem ser mecânicos, com acionamento manual ou elétrico, ou pneumático.

A única característica que apresentam em comum é o fato de permitirem ao operador trabalhar sempre a uma distância segura da fonte, sem se expor ao feixe direto de radiação.

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Tomografia Computadorizada (TC) na Radiologia Industrial

A TC na indústria, analogamente à TC na área médica, utiliza o princípio da medição da atenuação da radiação ao longo de diferentes direções nas quais os raios atravessam o objeto sob exame, seguida pelo uso de algoritmos de reconstrução de imagem. Desse modo, a TC permite a obtenção de imagens 2 D de seções transversais do objeto, e pela combinação de sucessivos cortes, de imagens 3D.

A figura seguinte apresenta uma radiografia, um corte tomográfico 2D e a reconstrução 3D de um mesmo molde de cerâmica.

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As principais partes de um TC Industrial são:

a fonte emissora de radiação;
os detetores de radiação (geralmente posicionados após colimadores e no plano da seção transversal irradiada);
uma unidade de posicionamento do objeto a ser inspecionado (geralmente uma base giratória) e
um sistema de processamento computadorizado que controle a aquisição, o processamento e a análise da informação coletada (computador e pacotes de programas dedicados).

Neutrongrafia

A neutrongrafia, semelhantemente a outras técnicas radiográficas, consiste em um feixe de radiação (nêutrons, neste caso) que atravessa um dado objeto e sensibiliza um sistema de registro de imagem.

A forma como nêutrons interagem com a matéria, no entanto, difere totalmente de como fótons X ou gama interagem. Enquanto fótons interagem com os elétrons orbitais dos átomos, nêutrons o fazem com os núcleos.

Como resultado, a radiografia com nêutrons permite revelar materiais mais leves que não atenuam raios X ou gama como, por exemplo, H, B, Be, Li, N, O, etc., além de penetrar materiais muito mais pesados.

Um arranjo neutrongráfico experimental básico consiste de uma fonte de nêutrons, um colimador, o objeto a se inspecionar e um detector plano. O objeto é posicionado entre a saída do colimador e um detector, que registra imagem bidimensional (2D) do objeto.

Essa imagem contém informações sobre a intensidade do feixe de nêutrons que foi atenuado ao atravessar o objeto, dependendo da composição e estrutura interna dele, conforme se observa no esquema apresentado a seguir.