2.4 Fundamentals 1 Application Startup
2.4.14 Working with Multiple Environments By Steve Smith
El radón tiene su origen en el suelo. Debido a que el radón tiene una excelente solubilidad en el agua también se encuentra en el medio acuático, lo cual también facilita que recorra grandes distancias a través de las aguas subterráneas. Por su naturaleza gaseosa, el radón tiende a liberarse a la atmósfera y, en su camino hacia el exterior, puede acumularse en el interior de los edificios y, en concreto, en las viviendas. El radón se adhiere a aerosoles, polvo y otras partículas suspendidas en el aire, pero no reacciona con ellas al tratarse de un gas inerte. También hay radón al aire libre y, en concreto, hasta aproximadamente en los primeros 20 km de la atmósfera que corresponde con la troposfera. En definitiva, hay radón en el suelo, el agua y en el aire. Los materiales de construcción también pueden exhalar radón.
El transporte o desplazamiento de radón se realiza por medio de dos mecanismos: 3.3.1) difusión y 3.3.2) convección. La difusión se produce por el gradiente de concentración, ya que los átomos tienden a moverse hacia donde la concentración es
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menor. La convección está inducida por cambios de presión. En este apartado nos centramos en los mecanismos de radón en viviendas, razón por la cual se finaliza con d.3) entrada del radón en una vivienda.
Para la redacción de los apartados d.1) y d.2) se han utilizado las referencias Ramírez et al. (1999) y Jiránek (2000), mientras que en el apartado d.3) se utilizó Ramírez et al. (2011). También se ha complementado esta sección con información de la tesis doctoral de Lluís Font Guiteras (1987).
3.3.1 Difusión
En condiciones normales el aire contiene radón que procede del suelo y que se introduce en el edificio a través de las grietas, agujeros y juntas que hay en la propia estructura. Tanto la difusión como el flujo forzado contribuyen a la entrada de radón en el interior de un edificio. La importancia que tiene cada componente (difusión o convección) es un tema de controversia en la comunidad científica. Existen modelos matemáticos para simular el transporte por difusión o convección en el interior de una vivienda. En base a estos modelos de predicción se puede averiguar qué contribución es predominante ante determinadas circunstancias (por ej., la presencia de más o menos grietas en la base de la vivienda).
El mecanismo de difusión es predominante cuando los materiales de construcción son la fuente de radón más importante. Como se ha indicado, este mecanismo ocurre desde zonas de mayor a menor concentración de radón. La evolución del radón viene determinada por la ecuación de difusión, siendo de especial importancia la longitud de difusión (se define como la distancia media que el radón recorre en un determinado material antes de desintegrarse). En el caso de un material tan común como es el hormigón, la longitud de difusión oscila entre 0,1 m y 0,2 m.
La difusión dentro del agua o el gas del poro tiene características diferentes para cada isótopo. El 222Rn tiene una longitud de difusión de 2,2 m en aire, 1,55 m en poros de granos y 0,02 m en agua. La densidad de flujo de radón a través de una superficie, incluyendo también la contribución por el terreno, tiene la siguiente expresión:
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En la ecuación, el término situado entre paréntesis corresponde con la longitud de difusión. Esta expresión cambia si se añaden otras contribuciones (por elementos de construcción).
3.3.2 Convección
En el caso de que la fuente de radón proceda principalmente del terreno en donde está ubicada la vivienda, entonces se tiene que considerar la contribución por el mecanismo de convección (en ocasiones, se denomina advección). Como se indicó, ocurre por las diferencias de presiones entre el suelo y el interior de los recintos. Estas diferencias de presiones pueden estar provocadas por los sistemas de climatización (aire acondicionado o bombas de calor) o sistemas de extracción de aire destinados a ventilación. Los cambios de presión atmosférica pueden llegar a ser significativos y también pueden estar motivados por la meteorología. Para calcular el flujo de radón debido al mecanismo de convección se puede utilizar la siguiente expresión:
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La emanación (ver apartado c.1), desde el grano de un sólido hasta los poros o grietas del terreno y de los materiales de construcción, dependerá de la concentración de radio (el radio en su desintegración emite una partícula α y un átomo de radón) y del tamaño de los granos. La distancia media de desplazamiento dentro del sólido podemos estimarla comprendida en el intervalo de 20 a 70 nm. En cambio, la convección permite al radón desplazarse distancias significativas en el subsuelo, del orden de 100 m. Este mecanismo de desplazamiento es el predominante en subsuelos, y si los materiales de construcción básicos utilizados se han extraído de zonas con elevadas concentraciones de radiación natural.
3.3.3 Entrada de radón en la vivienda
El radón en el interior de un edificio puede tener varias fuentes: los materiales de construcción, el tipo de suelo, los depósitos o tuberías de agua y el propio aire de la atmósfera (Eaton y Scott, 1984). El nivel de radón varía en función de la ventilación de la casa, barreras arquitectónicas que impidan la entrada de radón (por ejemplo, suelo impermeable y/o muros y suelos con doble cámara de aire), la presencia de determinados factores externos (terremotos, tormentas), etc. Es un gas más pesado que el aire por lo que suele estratificarse en las zonas más bajas de los edificios. Al contrario de lo que se suele pensar, el radón no está presente únicamente
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en la planta baja de un edificio o en sus sótanos sino también en el resto de las plantas del edificio.
En construcciones aisladas o en las plantas bajas de edificios sin sótano, la fuente más importante de radón es el radio presente en el terreno, estando la concentración de radio en el suelo comprendida en el intervalo de 10 y 50 Bq/kg, aunque puede alcanzar valores muy superiores. Podemos considerar que el valor promedio es de alrededor 40 Bq/kg. Por otra parte, las concentraciones de radón en suelos varían entre 10.000 y 50.000 Bq/m3 radón puede venir, además, aumentada por la existencia en la zona de materiales de desecho.
La cantidad de radón que entra en un interior a partir del suelo depende principalmente de la concentración de 226Ra en el subsuelo y de la permeabilidad de éste. Por lo tanto, tendremos que en recintos cerrados el mecanismo difusivo es el más significativo, siendo en este caso determinante la longitud de difusión, definida como la distancia media que el radón puede recorrer en un determinado material antes de desintegrarse. Cuando la principal fuente de radón procede del suelo hay que considerar también el mecanismo de convección.
El radón procedente del terreno y de los materiales pasa al aire interior por difusión molecular. En una fase inicial, por desintegración del radio se forma una fracción de radón que emana del medio sólido y ocupa los poros existentes pudiendo, a partir de ellos, desplazarse hasta alcanzar la superficie y pasar al aire. Este mecanismo vendrá afectado por el valor de la longitud de difusión, que para un suelo normal es de alrededor de 1 m. Este proceso puede ser acelerado por las diferencias de presión existentes entre el gas del suelo y el interior de la casa. A menudo la existencia de mecanismos extractores de ventilación o intercambiadores de aire para calefacción hace que en las habitaciones se generen corrientes de aire y depresiones que favorecen el paso de radón desde el suelo y desde la propia estructura a través de los poros y fisuras existentes, pasando al aire en cantidades importantes, lo que explica las elevadas concentraciones que se han encontrado en algunos interiores.
Los materiales de construcción son, en general, la segunda fuente en importancia de radón en interiores. La emisión de radón a partir de los materiales de construcción depende no sólo de la concentración de radio en los mismos sino también de factores tales como la fracción de radón producido que es liberado del material, la porosidad del material y la preparación de la superficie y el acabado de las paredes. Es frecuente encontrar entre los materiales de construcción productos con un contenido en radio y torio de hasta 50 Bq/kg. Algunos, conteniendo subproductos de yeso y hormigón con alumbre bituminoso, pueden presentar, incluso, concentraciones superiores.