De la Geología al Radón Interior

El uranio-238 en roca madre es el punto de partida de toda la cadena. La concentración de uranio varía enormemente por tipo de roca: granitos y rocas ígneas félsicas (1-20 ppm U), lutitas negras y rocas fosfáticas (5-1.200 ppm U), basaltos y ultramáficos (<0,1-2 ppm U), calizas y areniscas cuarzosas (0,5-3 ppm U).

Regiones con alto fondo de uranio: Escudo Canadiense (granito precámbrico), Suecia/Finlandia/Noruega (granito-gneis), granitos hercinianos de Europa occidental, Apalaches (granitos y lutitas), algunos basaltos de meseta (Columbia, Deccan), áreas volcánicas (regiones ignimbríticas).

Alto uranio en roca madre es necesario pero no suficiente para alto radón interior. El uranio debe desintegrarse a radio, el radio debe ser accesible, y las condiciones del suelo/edificio deben favorecer el transporte de radón.

El uranio-238 se desintegra a través de una cadena de nucleidos de vida corta a radio-226 (vida media 1600 años). El radio-226 es el progenitor directo del radón-222.

Los procesos geológicos pueden separar uranio y radio: el uranio es móvil bajo condiciones oxidantes (soluble como ion uranilo UO₂²⁺) y puede ser lixiviado por agua subterránea, dejando radio atrás. El radio puede ser preferencialmente adsorbido en arcillas, óxidos de hierro/manganeso o co-precipitado con barita (BaSO₄). El desequilibrio (uranio y radio desacoplados) puede persistir durante miles de años.

Implicación: medir uranio en roca madre no predice confiablemente radio en suelo superficial. El radio debe medirse directamente (espectrometría gamma, ensayos químicos) o inferirse de mediciones de radón en gas del suelo.

El radio-226 incrustado en granos minerales se desintegra, emitiendo una partícula alfa y retrocediendo como un átomo de radón-222. Solo el radón nacido dentro de ~20-70 nm de una superficie de grano puede escapar al espacio de poro.

El coeficiente de emanación (ε, fracción de radón que escapa) depende de: tamaño de grano (más pequeño = mayor ε), humedad del suelo (humedad moderada aumenta ε, saturación la bloquea), mineralogía (radio en superficies de grano emana más fácilmente), porosidad y compactación.

Los valores típicos de emanación: suelos de grano fino (arcillas, limos) 30-70%, arenas medias 10-30%, gravas 5-20%, roca madre cristalina intacta 5-15%. La emanación convierte radio en "radón disponible" en gas del suelo.

El transporte de radón desde el suelo profundo a los cimientos del edificio ocurre por difusión molecular (gradiente de concentración) y advección (flujo de gas en masa impulsado por presión).

La difusión sola limita el radón a ~1 metro de alcance (vida media de 3,8 días). Para distancias >1-2 m, se requiere advección. La advección es impulsada por gradientes de presión creados por despresurización del edificio, bombeo barométrico y viento.

La permeabilidad del suelo controla la advección: suelos de alta permeabilidad (gravas, arenas, roca madre fracturada) permiten flujo de gas en masa rápido, trayendo radón desde varios metros de profundidad. Suelos de baja permeabilidad (arcillas, limos, suelos saturados) restringen el movimiento del gas, limitando el radón a distancias de difusión <1 m.

Paradoja: Los suelos de arcilla de alto radio a menudo producen bajo radón interior porque la permeabilidad limita el transporte. Los suelos de arena de radio moderado pueden producir alto radón interior porque la permeabilidad permite transporte eficiente.

El radón en gas del suelo debe tener rutas físicas para entrar al edificio. Las vías principales son grietas en losas, juntas piso-pared, penetraciones de servicios, pozos de sumidero, desagües de piso y paredes de bloques huecos.

La calidad de construcción importa enormemente: losas bien selladas con pocas grietas, juntas selladas con masilla/espuma, penetraciones selladas y pozos de sumidero tapados pueden reducir la entrada de radón en 5-10× comparado con construcción con fugas.

El tipo de cimientos influye: sótanos tienen gran área superficial en contacto con el suelo (paredes + piso), aumentando la entrada potencial. Espacios de arrastre sin ventilación con pisos de tierra actúan como grandes fuentes. Losas sobre terreno tienen solo el área de piso en contacto.

Incluso con alto radón en gas del suelo y vías de entrada, se necesita un impulsor de presión para extraer radón hacia adentro. La despresurización del edificio (presión negativa) es el impulsor dominante.

Las fuentes de despresurización incluyen: efecto chimenea (aire caliente interior sube, extrayendo aire de reemplazo desde abajo), ventiladores de extracción (baño, cocina, secadoras), sistemas HVAC desequilibrados (más aire de retorno que suministro o conductos con fugas), y combustión (chimeneas, estufas).

Despresurizaciones típicas: 1-5 Pa en invierno (efecto chimenea fuerte), 0,5-2 Pa en verano (efecto chimenea débil). Incluso 1 Pa sobre suelo permeable puede admitir 10-50 m³/día de gas del suelo, suficiente para elevar el radón interior significativamente.

Edificios herméticos con ventilación equilibrada pueden tener presión neutral o ligeramente positiva, reduciendo fuertemente la entrada de radón del suelo. La despresurización es la "bomba" que extrae radón.

Una vez que el radón entra, la concentración de aire interior está determinada por el equilibrio entre tasa de entrada (Bq/h) y tasa de ventilación (m³/h). Mayor ventilación diluye el radón.

Edificios de baja ventilación (<0,3 cambios de aire por hora) concentran radón. Edificios de alta ventilación (>1,0 ACH) diluyen radón. Doblar la ventilación aproximadamente reduce a la mitad el radón interior en estado estacionario (si la entrada de radón no cambia).

La paradoja de eficiencia energética: Sellar edificios para ahorrar energía reduce la infiltración de aire y puede AUMENTAR el radón si no se agregan sistemas de ventilación equilibrada (ventilación de recuperación de energía/calor).

El radón interior es el producto de factores multiplicativos: Radón_interior ∝ (Radio en suelo) × (Emanación) × (Permeabilidad del suelo) × (Vías de entrada) × (Despresurización del edificio) / (Ventilación).

Debido a que cada factor puede variar 2-10× independientemente, dos sitios idénticos geológicamente pueden diferir 50× en radón interior si difieren en permeabilidad del suelo, construcción de cimientos o presurización del edificio.

Esto explica por qué: los mapas de radón solo muestran probabilidad, no certeza (geología ≠ radón interior); las casas vecinas pueden tener radón muy diferente (cadena de factores multiplicativos); la medición específica del sitio es esencial (cada eslabón debe evaluarse); la mitigación es casi siempre posible (intervenir en cualquier eslabón rompe la cadena).

Los programas de evaluación de radón integran datos geológicos, de suelo y de edificios para predecir probabilidad de radón. Los componentes típicos son:

Geología: Mapear tipos de roca, contenido de uranio, fracturas y fallas. Alta prioridad: granitos, lutitas negras, áreas volcánicas, zonas fracturadas.

Radón en gas del suelo: Sondas de campo miden concentración de radón a 0,5-1,0 m de profundidad. Valores >20.000 Bq/m³ indican potencial moderado a alto.

Permeabilidad del suelo: Pruebas de permeabilidad de aire estiman qué tan fácilmente puede fluir el gas. Permeabilidad >10⁻¹² m² indica potencial de transporte alto.

Datos de radón interior: Las mediciones de hogares existentes proporcionan validación directa. Áreas donde >10-20% de hogares exceden niveles de acción son de alta prioridad.

Los mapas de radón combinan estos datos en zonas de potencial bajo/medio/alto. Pero incluso en zonas de bajo potencial, algunos hogares tendrán alto radón, haciendo esencial la medición individual.