Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Estimativas da distribuição de radiação solar ultravioleta recebida em diferentes partes do corpo
Autor(es): BASTOS, Ivana Riera Pereira
Primeiro Orientador: CORRÊA, Marcelo de Paula
Resumo: A Radiação Ultravioleta (RUV) é responsável por diversos processos físicos, químicos e biológicos, tanto na superfície quanto na atmosfera terrestre. Nos seres humanos, a RUV pode causar benefícios, como a síntese de vitamina D, e malefícios, como queimaduras, envelhecimento precoce e cânceres de pele. Em geral, instrumentos e modelos de transferência radiativa são usados para medir ou estimar a incidência da RUV, mas levam em consideração que a radiação atinge uma superfície horizontal. Por esta razão, não representam de maneira fidedigna a dose acumulada de RUV nas diferentes partes corpo humano, denominada dose eritêmica (D-UVE). Afinal, as partes de nosso corpo estão em inclinações em relação ao Sol, se fazendo necessária a representação da RUV incidente por meio de um modelo geométrico tridimensional (MGe). Sendo assim, este estudo tem como objetivo geral analisar a variação da incidência de RUV em diferentes partes do corpo considerando diferentes características geográficas e atmosféricas, o tempo de exposição e a posição do indivíduo em relação ao Sol. Para isso, foi instalado um experimento, sob delineamento experimental inteiramente casualizado, visando avaliar a D-UVE incidente nas diferentes partes do corpo de um manequim. Os resultados indicaram interação significativa (p ≤ 0,05) entre as D-UVE, a orientação no manequim e as posições dos sensores no corpo humano. Mesmo nos meses de inverno, quando a disponibilidade de radiação solar é menor, a D-UVE pode ser suficiente para causar eritema mesmo em peles menos sensíveis, independentemente da orientação do indivíduo. Em paralelo, um MGe, desenvolvido em linguagem Python, foi adaptado para estimar a RUV em superfícies inclinadas, levando em consideração condições de entrada adaptadas às variações geográficas e temporais de qualquer localidade do planeta. Nas primeiras horas do dia, a D-UVE foi mais intensa na orientação leste, na qual o Sol está nascendo e se posicionando em relação ao horizonte. Considerando uma hora de exposição em torno do meio-dia, tem-se que os valores observados com a face voltada para o sul são significativamente maiores do que em relação ao norte, tendo em vista a posição do Sol neste horário. Também, os fluxos de radiação em superfícies inclinadas no ângulo de inclinação da superfície em relação ao plano horizontal (β) = 30° são mais altos do que nas superfícies verticais, pois, em β = 90°, a componente direta tende a zero, prevalecendo, deste modo, somente a componente difusa. Já na exposição de dia inteiro, observou-se que, mesmo no inverno, há riscos de danos à saúde para indivíduos de todos os fototipos. A partir deste trabalho, será possível simular valores de D-UVE em superfícies inclinadas para localidades em qualquer local do planeta, com ênfase para o Hemisfério Sul, que ainda não havia sido alvo de pesquisas em trabalhos nestas condições. Para trabalhos futuros, sugere-se o aperfeiçoamento de toda metodologia do Modelo Geométrico Adaptado (MGeA), de forma a analisar e compilar as equações semi-empíricas e tratamentos específicos, para evitar resultados generalistas.
Abstract: Ultraviolet Radiation (UVR) is responsible for several physical, chemical and biological processes, both on the surface and in the Earth's atmosphere. In humans, UVR can cause benefits, such as vitamin D synthesis, and harm, such as burns, premature aging and skin cancer. In general, instruments and radiative transfer models are used to measure or estimate the incidence of UVR, but they take into account that the radiation is reaching a horizontal surface. For this reason, they do not reliably represent the accumulated dose of UVR in different parts of the human body, called erythemic dose (D-UVE). After all, the parts of our body are inclined in relation to the Sun, making it necessary to represent the incident UVR through a three-dimensional geometric model (MGe). Therefore, this study has the general objective of analyzing the variation in the incidence of UVR in different parts of the body considering different geographic and atmospheric characteristics, the time of exposure and the individual's position in relation to the Sun. For this, an experiment was installed, under a completely randomized experimental design, aiming to evaluate the D-UVE incident on the different parts of the body of a mannequin. The results indicated a significant interaction (p ≤ 0.05) between the D-UVE, the orientation on the dummy and the positions of the sensors on the human body. Even in the winter months, when the availability of solar radiation is lower, D-UVE can be enough to cause erythema even in less sensitive skin, regardless of the individual's orientation. In parallel, a MGe, developed in Python, was adapted to estimate the UVR on inclined surfaces, taking into account input conditions adapted to geographic and temporal variations of any location on the planet. In the first hours of the day, the D-UVE was more intense in the east orientation, in which the Sun is rising and positioning itself in relation to the horizon. Considering an hour of exposure around noon, the values observed with the face facing south are significantly higher than those observed in relation to the north, considering the position of the Sun at this time. Also, radiation fluxes on inclined surfaces at the angle of inclination of the surface relative to the horizontal plane at β = 30° are higher than on vertical surfaces, since, at β = 90°, the direct component tends to zero, therefore, prevailing only the diffuse component. As for the full-day exposure, it was observed that, even in winter, there are risks of damage to health for individuals of all phototypes. From this research, it will be possible to simulate D-UVE values on inclined surfaces for locations anywhere on the planet, with emphasis on South Hemisphere, which had not yet been the subject of research in works under these conditions. For future works, it is suggested to improve the entire methodology of the Adapted Geometric Model (MGeA), in order to analyze and compile the semi-empirical equations and specific treatments, to avoid generalist results.
Palavras-chave: Dose eritêmica
Saúde humana
Modelo geométrico
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITÁRIA::RECURSOS HÍDRICOS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IRN - Instituto de Recursos Naturais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Meio Ambiente e Recursos Hídricos
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3546
Data do documento: 17-Fev-2023
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