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Manual del Participante
PROTECCIÓN RADIOLÓGICA PARA
INSTRUCTORES DEL PERE
PARTE IV
Elaborado por:
Plan de Emergencia Radiológica Externo
28ª enmienda

CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES
Dirección de Capacitación / Departamento de Capacitación del PERE
CONTENIDO
6 Magnitudes y Unidades utilizadas en Protección Radiológica
6.1 Magnitudes físicas y unidades 3
6.2 Magnitudes y unidades en PR 5
6.2.1 Exposición y rapidez de exposición 6
6.2.2. Dosis absorbida y rapidez de dosis absorbida 8
6.2.3. Dosis equivalente 8
6.2.4 Dosis efectiva 10
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6.1 Magnitudes físicas y unidades
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El estudio de todos los fenómenos se inicia con un análisis cualitativo de los procesos involucrados
para comprender qué ocurre y cómo ocurre, una vez que se ha entendido la secuencia e
interrelación de los sucesos que conducen al resultado observado, se procede a realizar un análisis
cuantitativo del fenómeno para determinar la influencia del valor de cada variable en el valor del resultado
final. De esta manera se podrá finalmente predecir y en su caso controlar el fenómeno, a fin de obtener
los beneficios deseados. Una magnitud física es cada uno de los atributos de la materia o de los
fenómenos físicos que puede distinguirse cualitativamente y cuyo valor puede determinarse cuantitativamente
(por ejemplo: masa, volumen, fuerza, aceleración, temperatura, etc.).
El análisis cuantitativo implica efectuar mediciones de cada una de las variables involucradas, la
medición consiste en comparar la variable con una cantidad de la misma variable establecida de
común acuerdo como unidad, para que exista congruencia entre todas las mediciones. El resultado de la
medición nos proporciona el valor de la magnitud, el tamaño o la cantidad de lo que medimos y se
expresa como el producto de un número y una unidad. Así por ejemplo, al hablar de
longitud, masa, presión, corriente eléctrica, etc., nos referimos al concepto de la
característica mensurable de la materia o de un fenómeno físico. La unidad en cambio es una
porción arbitrariamente escogida y que nos sirve como base de comparación para medir, esto es, para
expresar cualquier cantidad como un múltiplo o una porción de esa unidad. Así toda cantidad física
quedará expresada mediante el producto de un número y la unidad correspondiente.
Para que las unidades sean útiles se requiere que tengan el mismo significado y sean comunes para
todos los involucrados en las mediciones, de otro modo se hace necesario establecer
equivalencias entre distintas unidades empleadas para expresar cantidades de la misma magnitud, por
ello se ha establecido el Sistema Internacional de unidades (SI), con el que además de lograrse un
acuerdo internacional en la definición de unidades se tiene un sistema coherente y simplificado en el
que existen unidades básicas, unidades derivadas y unidades complementarias.
Las unidades básicas son: metro, kilogramo, segundo, ampere, kelvin, mol y candela, para las magnitudes:
longitud, masa, tiempo, corriente eléctrica, temperatura termodinámica, cantidad de sustancia e
intensidad luminosa, respectivamente.
Las derivadas se forman por la combinación de las básicas mediante las operaciones
algebraicas adecuadas, por ejemplo: m/s para velocidad, kg/m 3 para densidad, etc.; muchas
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de ellas tienen nombres especiales como Newton: N = kg m/s 2 para fuerza, Joule: J = N m para
trabajo y energía, etc.
En la tabla siguiente se muestran los nombres y los símbolos de las unidades básicas. Existen
muchas unidades que no son coherentes con el SI, pero que se han usado durante mucho
tiempo, dichas unidades se denominan "especiales" y se esperaba que para 1985 ya habrían sido
sustituidas en todo el mundo por las del SI, por ejemplo: curie, roentgen, rad, rem; sin embargo, la
costumbre hace que se sigan usando en algunos grupos profesionales y aún en algunos países.
Unidades básicas del Sistema Internacional de unidades
Cuando se requiere expresar cantidades muy grandes o muy pequeñas, respecto de la unidad
establecida, es conveniente emplear múltiplos y submúltiplos de dicha unidad, los cuales también
han sido acordados internacionalmente y se representan mediante símbolos o prefijos que indican el factor
por el que se multiplica la unidad. En la tabla siguiente se incluyen los nombres y los símbolos .de los
múltiplos y submúltiplos de las unidades.
Múltiplos y submúltiplos de las unidades
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6.2 Magnitudes y unidades en Protección radiológica
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El problema de la protección radiológica surge de la presencia de seres humanos en los campos de
radiación producidos alrededor de las fuentes y de la necesidad de evitar los posibles efectos
indeseables. El efecto en las personas dependerá de la forma y cantidad de energía que la radiación
deposite en los tejidos, ésta dependerá de las características del campo de radiación y éste, a su vez,
será consecuencia de las propiedades de la fuente que lo genera, por tanto, debemos conocer las
magnitudes y sus unidades que nos permitan caracterizar cuantitativamente a la fuente de radiación, al
campo que ésta genera y al resultado de la interacción de la radiación con el tejido vivo.
La fuente de radiación puede ser un material radiactivo o una máquina generadora de radiación. Una
fuente radiactiva se caracteriza por el número de transformaciones espontáneas que sufren, por unidad
de tiempo, los núcleos de los átomos que la forman, este número se denomina "actividad" de la fuente y
se expresa en desintegraciones por segundo o becquerel (Bq). Por cada transformación se emite un
número determinado de partículas o de fotones que al salir de la fuente forman el campo de radiación.
Las máquinas generadoras de radiación más comunes son los aceleradores de partículas y los equipos
para producir rayos X. En un equipo de rayos X, la cantidad de fotones producidos depende de la
corriente y del tiempo, mientras la energía de los fotones es función de la diferencia de potencial
("kilovoltaje") aplicada y del material del ánodo.
La radiación electromagnética se propaga en línea recta, por lo que se dispersa en todas direcciones
desde el punto donde se origina, constituyendo un campo de radiación, cuya intensidad cambia con la
distancia a la fuente. Cuando una persona se encuentra en un campo de radiación, se dice que está
expuesta a la radiación, la cual puede producirle algún efecto biológico. Para predecir el posible daño en
los individuos y evitarlo, es necesario conocer el valor de las magnitudes que lo determinan (dosis
absorbida, dosis equivalente y dosis efectiva), así como las que nos permiten medir el campo de
radiación (rapidez de afluencia de partículas o de energía, exposición, kerma, etc.) y las que caracterizan
a la fuente (radionúclido y su actividad, vida media, tipo y energía de la radiación, etc.). La forma lógica
de caracterizar y medir un campo de radiación puede ser en términos del número de partículas o fotones
que pasan por un punto determinado del campo cada segundo, por centímetro cuadrado de área
perpendicular al haz de radiación (rapidez de afluencia de partículas), o en términos de la energía que
transportan esas partículas o fotones (rapidez de afluencia de energía), sin embargo, cuando se
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empezaron a utilizar los rayos X y las fuentes radiactivas, no se conocía bien su naturaleza y fue más
fácil definir el campo de radiación en términos de un efecto observable y fácilmente mensurable.
Se había observado que la radiación es capaz de producir ionización en el aire, por lo que la primera
forma de medir la intensidad de un campo de radiación se estableció en términos de su
capacidad para ionizar el aire, ya que era más fácil medir la carga eléctrica de los iones. Antes de
definir la magnitud correspondiente se definió la unidad, a la que se denominó Roentgen en honor del
descubridor de los rayos X. El Roentgen se definió como la cantidad de rayos X o gamma, que es capaz
de producir en un centímetro cúbico de aire (a TPN) una unidad electrostática de carga de cada signo.
Esta unidad adolece de varios defectos, se refiere a sólo un tipo especificó de radiación
(electromagnética) y a un medio definido (aire), así como a un efecto determinado (la ionización). Tanta
especificidad limita su utilidad, por lo que está cayendo en desuso.
6.2.1 Exposición y rapidez de exposición
La exposición es la cantidad de carga eléctrica que produce la radiación en la unidad de masa
de aire. Formalmente la exposición es el cociente de dQ entre dm, donde dQ es el valor absoluto
de la carga total de los iones de un signo producidos en el aire cuando todos los electrones (positrones
y, negatrones), liberados por fotones en una masa de aire dm se frenan completamente en aire.
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La unidad especial es el roentgen (R) que está cayendo en desuso:
1 R = 2.58 x 10 -4 C kg -1
L a rapidez de exposición nos indica cuanto cambia la exposición en la unidad de tiempo.
Formalmente, la rapidez de exposición X es el cociente de dX entre dt, donde dX es el incremento de
exposición en el intervalo de tiempo dt. Se expresa como
Se acostumbra mucho emplear la unidad especial roentgen y otras unidades de tiempo: R / h r , R/mino sus
submúltiplos mR/hr.
Para caracterizar el efecto de la radiación sobre la materia viva o inaminada, se definen
magnitudes relacionadas con la forma en que se absorbe la radiación. En general cuando un
cuerpo se encuentra en un campo de radiación electromagnética, una parte de la radiación que
incide sobre él se absorbe y otra parte lo atraviesa, el efecto producido depende de la cantidad
de radiación absorbida.
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6.2.2. Dosis absorbida y rapidez de dosis absorbida
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La dosis absorbida es la cantidad de energía depositada en la unidad de masa del material
irradiado. Matemáticamente la dosis absorbida D es el cociente de dE entre dm, donde dE es la
energía promedio depositada por la radiación ionizante en una porción de materia con masa dm:
El nombre especial de esta unidad es gray (Gy):
1 Gy = 1 J/kg
Puede usarse la unidad especial rad; 1 rad = 0.01 Gy.
La rapidez de dosis absorbida indica cuando cambia la dosis en la unidad de tiempo. La rapidez
de dosis D es el cociente de dD entre dt, donde dD es el incremento de la dosis absorbida en el
intervalo de tiempo dt:
Todavía se usa el rad con otras unidades de tiempo: rad/hr , rad/min, pero esta cayendo e desuso.
Existe otra magnitud conocida como Kerma (Kinetic energy release on matter), que no se abordará en
este manual.
6.2.3. Dosis equivalente
En protección radiológica es necesario contar con una relación numérica bien definida entre la dosis
absorbida y el posible efecto que produzca. La dosis absorbida es insuficiente para predecir la
severidad o la probabilidad del efecto bajo condiciones de irradiación no especificadas, por ello se ha
introducido otra magnitud que correlaciona mejor con los efectos más importantes, en particular con
los estocásticos tardíos y a niveles bajos de dosis, como los que se encuentran normalmente en
protección radiológica. Esta magnitud se denomina dosis equivalente, que se deriva de la dosis
absorbida promediada sobre un tejido u órgano, se representa por HT y se define como:
HT,R = wR DT,R
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donde DT,R es la dosis promedio debida al tipo de radiación R en el tejido u órgano T y wR es el factor de
ponderación por tipo de radiación. Ya que WR es adimensional las unidades fundamentales para
la dosis equivalente son las mismas que para la dosis absorbida (J/kg), sin embargo para distinguir
ambas magnitudes se asignó a la HT,R una unidad especial llamada Sievert (Sv). .
Anteriormente se empleaba la magnitud denominada equivalente de dosis (H), relacionada
con la dosis absorbida mediante la expresión: H = D Q N, donde Q es el factor de calidad y N es el
producto de todos los demás factores modificadores de la dosis absorbida D (que incluyen
rapidez de dosis, fraccionamiento de la misma, etc.), la ICRP le asignó provisionalmente un
valor de 1. La unidad que se empleaba para el equivalente de dosis era el rem (1 rem = 0.01 Sv)
Cuando un tejido recibe dosis por distintos tipos de radiación, la dosis absorbida debida a cada
tipo deberá ser multiplicada por el factor correspondiente y la dosis equivalente en el tejido será:
El factor ponderación por tipo de radiación wR, esta basado en una revisión de la información
biológica disponible, en una variedad de circunstancias de exposición y en el análisis de los
resultados de los cálculos tradicionales de equivalente de dosis. En la tabla siguiente se dan los
valores de wR.
Valores de wR
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6.2.4 Dosis efectiva
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En virtud de que cada tipo de tejido tienen diferente radiosensibilidad, no es suficiente conocer la
dosis equivalente en ese tejido para estimar el posible daño o detrimento, ya que la relación entre la
probabilidad de un efecto estocástico y la dosis equivalente varía para cada tejido, por tanto es
pertinente definir una magnitud adicional, derivada de la dosis equivalente, para indicar la
combinación de deferentes dosis a varios tejidos distintos, de manera que se correlacione
adecuadamente con el total de los efectos estocásticos, esta nueva magnitud se denomina dosis
efectiva y para calcular su valor se utiliza un factor de ponderación de tejido wT, para cada tejido,
cuyo valor se ha escogido de manera que una dosis equivalente uniforme a todo el cuerpo dé una
dosis efectiva numéricamente igual a esa dosis equivalente uniforme. Por tanto la suma de todos los
factores de ponderación por tejido es 1.
La dosis efectiva es la suma de las dosis equivalentes recibidas en cada tejido ponderadas por el
factor correspondiente a ese tejido, considerando todos los órganos y tejidos del cuerpo.
Matemáticamente se expresa:
donde HT es la dosis equivalente en el tejido u órgano T y wT es el factor de ponderación para
el tejido T. De la definición de HT se concluye claramente que:
donde DT,R es la dosis absorbida en el tejido T debida a radiación R. Los factores de ponderación por
tejido se dan en la tabla siguiente:
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