seguridad laser

Máster oficial en Prevención de Riesgos Laborales

Higiene industrialINSTLACIONES LÁSER

Juan Mª Pou SarachoFernando Lusquiños Rodríguez

27 de Marzo de 2008

Universidade de Vigo E.T.S. Ingenieros Industriales

SEGURIDAD LÁSER

SEGURIDAD LÁSER

1.Láseres

2.Riegos

3.Normativa

4.Riesgos asociados al láser

5.Ejemplo: Procesamiento de materiales

6.Medidas de control y prevención

SEGURIDAD LÁSER

1.Láseres

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

Comisión Electrónica Internacional en norma CEI-825-1984:“Cualquier dispositivo que se pueda construir para producir o amplificar radiación electromagnética en el intervalo de λλλλ de 200 nm a 1 mm esencialmente por el fenómeno de emisión estimulada controlada”

TIPOS DE LÁSERES

CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE LÁSERES

SEGURIDAD LÁSER

2. Riesgos

RIESGOS

Tipo de láser Entorno del láser

Personal

LOS LÁSERES SON UN GRUPO NO HOMOGÉNEO DE RIESGO

• Efectos biológicos

• Riesgos asociados al láser (aparato / proceso)

RIESGOS DERIVADOS DE LA UTILIZACIÓN DE LOS LÁSERES


LÁMPARA INCANDESCENTE LÁSER

Emite en todas las direcciones, de forma que se distribuye sobre la superficie de una esfera de 2 [m] de radio. El área de la superficie es : ππππR 2

E

E

R

R = 2.1 [mm] = 0.2 [cm]

A una distancia de 2 [m] de la fuente de radiación, la densidad de potencia de la radiación láser es 40 veces superior a la de una

lámpara, aunque la potencia de la lámpara es 5 órdenes superior a la potencia original del láser.


Haz directo: La piel o los ojos se exponen directamente al haz láser ⇒ Resultado catastrófico!!

•Haz indirecto debido a reflexiones especulares o difusas. En este caso el haz láser, generalmente no visible, que nos puede alcanzar no transporta toda la potencia pero puede ser suficiente para provocar lesiones irreversibles (láseres de alta potencia).

EFECTOS BIOLÓGICOS

•Daños: desde quemaduras en la piel a daños irreversibles en los ojos o la piel como cualquier otra RNI:

•Daño se produce mediante procesos térmicos, acústicos y fotoquímicos

• Daños en tejidos humanos:

ojos y piel

EFECTOS BIOLÓGICOS

Capacidad de enfoque sobre la retina de ciertas longitudes de onda del espectro electromagnético

La concentración de la energía sobre la retina puede dañarla irreversiblementeY por tanto, pérdida de visión

Sensible a la longitud de onda de la radiación y tipode piel

Daños menores que en elojo. Se suelen producir quemaduras más o menos profundas, que con el tiempopueden regenerarse

DAÑOS OCULARES: Factores determinantes

•Tamaño de la pupila:

• limita la cantidad de energía que alcanza la retina

•φ2mm (sol brillante) a φ8mm(oscuridad)

•Tamaño de la imagen en la retina

•Duración del pulso láser: ancho de pulso� ⇒ +probable lesión

•Frecuencia: frecuencia� ⇒ menor disipación de calor y más probable la lesión

•Longitud de onda de la radiación

DAÑOS OCULARES: efecto de λλλλ

Fotoqueratitis (UV) oQuemadura corneal (IR)

λλλλUV B,C (180-315 nm)

λλλλinfrarrojo B,C

(1,4-1000 µµµµm)

CataratasλλλλUV A (315-400 nm)

Lesión térmica o fotoquímica

Pérdida irreversible o lesión periférica en retina

λλλλvisible (400-700 nm)

λλλλinfrarrojo (700-1400 nm)

•El órgano más sensible a la luz.

•Tiene capacidad de enfoque de la radiación que entra por la pupila (un haz láser de pequeña divergencia puede ser focalizado sobre la retina en un área de 10 a 20 µm de diámetro

DAÑOS OCULARES: intrínseco

La potencia de enfoque se mide por la relación entre el diámetro del iris y el diámetro del punto sobre la retina. El tamaño del iris se mide en milímetros, y el tamaño del punto sobre la retina es del orden de una micra (10-6 [m]). Debido a que el diámetro del haz es unos tres órdenes de magnitud menor, el área superficial se reduce unos 6 órdenes de magnitud.

Por lo tanto, la densidad de potencia de la radiación sobre la retina puede incrementarse en un factor de un millón (10 6 !). Un láser de 1 mW se puede enfocar con una densidad de potencia de cientos de kW/mm2. Se quema un pequeño punto sobre la retina cada vez que el láser alcanza el ojo.

La mayoría de las veces el daño no llega a sentirse, y algunas veces es muy pequeño.

Pero el daño se acumula largos periodos. El daño puede ser medido por un oftalmólogo

utilizando un oftalmoscopio. Por ello, la gente que utiliza láseres largos periodos de

tiempo (como la gente que trabaja en una compañía láser) necesita que examinen sus ojos

una vez al año.

CO2

Catarata térmica y quemadura corneal

CórneaIRB-IRC

DiodoNd:YAG

Lesiones retinianas térmicas

RetinaIRA

He:NeAr+

Lesiones retinianas térmicas y fotoquímicas

Retina

He:CdN2

Catarata fotoquímicaCristalinoUVA

F ArF Kr

FotoqueratititsCórneaUVC-UVB

Ejemploláseres

Lesión producida

Máxima absorción en

Absorción en el ojo

Región espectral

NTP 261: Láseres: riesgos en su utilización

DAÑOS OCULARES:RESUMEN

•Los láseres en VIS y en IRA tienen el mayor potencial para el daño en la retina: la córnea y cristalino son transparentes y enfocan la radiación sobre la pared retiniana

•La máxima absorción tiene lugar en el rango 400-550 nm

•Láseres más pelirosos: AR+ y Nd:YAG

•Láseres UV pueden provocar lesiones fotoquímicas tipo “quemadura solar”. Los daños fotoquímicos son acumulativos y es típico de largas exposiciones (>10s) a luz difusa o dispersa

DAÑOS OCULARES: efecto de texposición

10 1 103-3

103

104

102

10

tiempo de exposición (s)

Den

sida

d de

pot

enci

a en

la r

etin

a (W

/cm

2)

tamaño de imagen 800 µm

tamaño de imagen 10 µm

Reflejo de parpadeo: 0,25s

Límites de exposición de la retina para dos tamaños distintos de la imagen retiniana

•Primer mecanismo de defensa del ojo: reflejo de parpadeo o aversión.

•No es suficiente si la potencia del láser es alta. El daño es posible para tiempos inferiores a 0,25 s.

DAÑOS OCULARES: efecto de texposición

Límites de exposición de la córnea

10 1 102-3

102

103

10

1

tiempo de exposición (s)

Den

sida

d de

pot

enci

a en

la c

órne

a (W

/cm

2)

Reflejo de parpadeo

20

DAÑOS EN LA PIELSe necesita mayor energía para causar un efecto apreciable.

La profundidad de penetración depende de la longitud de onda.

La reacción normal ante una sobreexposición será una quemaduramás o menos profunda, que con el tiempo puede regenerar.

Personas con piel muy pigmentada, absorben más radiacióny por tanto son más propensas a sufrir lesión cutánea.

MECANISMOS FÍSICOS QUE PRODUCEN DAÑOS EN TEJIDOS VIVOS

Efectos térmicos:T�� ⇒⇒⇒⇒ gravedad del daño depende de la irradiancia, área

irradiada y duración de la exposición

Efectos transitorios termoacústicos:T�� rápidamente ⇒⇒⇒⇒ vaporización de líquidos celulares

que provocan su explosión, rompiendo las células.

Efectos fotoquímicos:Absorción selectiva de la radiación por los tejidos ⇒⇒⇒⇒ reacción fotoquímica propia del tipo de excitación provocando ladescomposición

DAÑOS EN LA PIELREGIÓN ESPECTRAL

Quemaduras3,0 µµµµm–1 mm (IR-C)

Quemaduras1,4 – 3,0 µµµµm (IR-B)

Quemaduras780-1400 nm (IR-A)

Reacciones fotosensibles400-780 nm (VIS)

Oscurecimiento de los pigmentos315-400 nm (UV-A)

Aumento de la pigmentación280-315 nm (UV-B)

Procesos acelerados de envejecimientoEritema180-280 nm (UV-C)

EXPOSICIÓN CRÓNICA A RADIACIÓN DE BAJA INTENSIDAD?

LESIONES MÁS COMUNES: RESUMEN

SEGURIDAD LÁSER

3. Normativa

NORMATIVA COMUNITARIA

Artículo 100A del Tratado de la Unión Europea del 7/2/92 regula el funcionamiento del Mercado e incluye requisitos de seguridad y sanidad de los productos.Se desarrollan Directivas en materia de Seguridad y Salud en el Trabajo cuya base jurídica es la aplicación del artículo 118A sobre Política Social del Tratado de la UE.

Directiva Marco y derivadas (1/1/93), delegando competencias a la Comisión Europea, con el compromiso de transponer estas Directivas a las legislaciones de los Estados miembros.

Disposiciones comunitarias sobre seguridad y salud:Política Social: Directiva Marco 89/391/CEE (aplicación de

medidas para promover la mejora de la seguridad y la salud de los trabajadores)

Mercado Interior: Directiva 89/392/CEE (requisitos mínimos de seguridad que deben cumplir los productos que se comercializan en países comunitarios

NORMATIVA COMUNITARIA

Unión Europea: NORMAS comunitarias armonizadas (normas europeas

elaboradas por el Comité Europeo de Normalización).GUÍAS que proporcionan datos técnicos complementarios

para facilitar la aplicación de las Directivas.

España:Asociación Española de Normalización (AENOR) debe

trasponer las Normas Europeas (EN) a normas UNE que garantizan el cumplimiento de las Directivas.

“Ley general de prevención de riesgos laborales” (31/1995 de 8 de noviembre) es la trasposición de la Directiva Marco 89/391/CEE + Directivas 92/85/CEE + 94/33/CE + 91/383/CEE

NORMATIVA COMUNITARIA – equipos láser

Política SocialMedidas generales que deben aplicarse para garantizar que

las condiciones de trabajo, que afecten tanto a empresarios y trabajadores como a los locales donde se instalen los equipos láser, sean seguras y sanas, y para que estén controlados los riesgos que se derivan de la utilización de los equipos y de los productos, es decir, del uso de los agentes químicos, físicos y/o biológicos en el trabajo, y de los equipos de protección individual que se utilicen:

Directiva Marco 89/391/CEE (1/1/93) Ley 31/1995 de Prevención de Riesgos LaboralesDirectiva Señalización (77/576/CEE + 79/640/CEE RD 1403/0986, correción de errores B.O.E. 10/10/87Nueva Directiva “Señalízación” 92/58/CEE Anexo II, 3.2. (24/6/94Directiva “Equipos de proteccción individual” (utilización) 89/656/CEE (31/12/92)Directiva “Lugares de trabajo” 89/654/89Directiva “Agentes Físicos (94/C 230/03), COM (94) 284 final –SYN 449 (D.O.C.E. 19/8/94 pp 3-29).


Mercado Interior

Directivas que contienen requisitos esenciales de seguridad y salud para la comercialización de equipos láser y de los equipos de protección individual (ocular, respiratoria, de contacto ) en caso de sernecesarios:

“Máquinas” 89/392/CEE R.D. 1435/1992 de 27 de Noviembre (BOE 11/12/92)“Equipos de protección individual” (comercialización) 89/686/CEE R.D.

1407/1992 de 20 de Noviembre (BOE 28/12/92) modificado por Orden Ministerial de 16/5/94: condicones de comercialización, procedimientos de evaluación de conformidad y clasificación de los EPIs, el examen CE de tipo, declaración de conformidad CE y los organismos de control. Aptos. 3.9.1 “Protección ocular frente a radiaciones no ionizqantes” y 3.10 “Protección contra sustancias peligrosas y agentes infecciosos”


Real Decreto 1435/1992 “Máquinas”Objetivo: comercialización de productos seguros en la U.E.1ª disposición: prevención de los riesgos por la radiación láser que pueden emitir las máquinas

disposición de tipo general para la fabricación y comercialización de maquinaria nueva que señala la obligación de aplicar la prevención en el origen evitando que las máquinas sean fuente de cualquier tipo de riesgo, y estableciendo un marcado CE para los equipos que se declaren conformes con la Directiva.

El fabricante deberá aplicar los siguientes criterios:eliminar o reducir los riesgos en la fase de diseño

aplicar medidas de control sobre los riesgos que no puedan ser eliminadosinformar al usuario de riesgos residuales, indicando formación y especificando el

tipo de protección individual que debe utilizarse: señales de advertencia, manual de instrucciones, manual de mantenimiento, formación necesaria y protección individual para protección


Principales organismos emisores de normas de ámbito internacional:Organización Internacional de Normalización (ISO)Comité Electrotécnico Internacional (CEI)

Comités Técnicos (TC) y Subcomités (ST): ISO/TC 172 (Optics and optical instruments) y CEI/TC 76 (Laser equipment)

Comité Europeo de Normalización (CEN)Comité Europeo para Normalización Electrotécnica (CENELEC)

Comités Técnicos CEN/TEC 123 “Láseres y equipos relacionados”

ISO/TC 172 SC 9 ⇔ CENT/TEC 123INSHT (España)


NORMAS UNENORMAS ENNORMAS CEI

AEN/CTN 20/21CEN/TC 1234

ISO/TC 172

CEI/TC 76CEI/TC 62D

AENORCEN/CENELECISO/CEI


PNE prEN ISO 12005:95prEN ISO 12005ISO/DIS 12005Óptica e instr. Ópticos. Lásere sy eq. Rel./…/ medidad de parámetros del haz láser. Potencia, energía y características temporales

PNE prEN ISO 11554:95prEN ISO 11554ISO/DIS 11554Óptica e instr. Ópticos. Láseres y eq. Rel./…/ medida de parámetros del haz láser. Potencia, energía y características temporales

-prEN 31145:92ISO 11145:94Öptica e instr. Ópticos;… terminología, símbolos y unidades de medida para determinar especificaciones de láseres…

-prEN 31553:93ISO/DIS 11553:93Óp`tica e instr. Ópticos; … seguridad de máquinas que usan radiación láser para procesar materiales

UNE EN 31252:95EN 31252:94ISO 11253:93Láseres y equipos relacionados. Dispositivo láser. Interfases mecánicas

UNE EN 31252:95EN 31252;94ISO 11252:93Láseres y equipos relacionados. Dispositivo láser. Requisitos mínimos para la documentación

En 60825-2:94CEI 825-2:93Seguridad en productos láser: seguridad en sistemas de comunicación por fibra óptica

-EN 61040:92CEI 1040:1990Equipos de medida de potencia y energía para radiación láser

UNE EN 208:94EN 208:93prEN 208 rev

-Protectores oculares para trabajos de ajuste en láseres

UNE EN 207:94EN 207:93prEN 207 Rev

-Filtros y protecciónocular frente a láser

prUNE EN60601-2-22:94

EN 60601-2-22:92prEN 60601-2-22:95

CEI 601-2-221992Seguridad de radiación de equipos láser terapeúticos y de diagnóstico

--CEI 820_1986Seguridad eléctrica de equipos láser

UNE EN 60825:93EN 60825:91 sustituida por EN 60825-1:94

CEI 825:84 + amd1:90, mod

Seguridad de radiación de productos láser, clasificación, requisitos y guía de usuario

AENORCEN/CENELECISO/CEIDESCRIPCIÓN


Prestaciones que se pueden demandar en aplicación de la normativa vigente, cuando se adquiere un equipo láser:

- RD 1435/1992. Limitación de la emisión de radiación láser a un nivel no peligroso para el usuario

- RD 1403/1986. Inclusión de señales de advertencia de los riesgos

-RD 1407/1992. Marcado CE en la protección ocular y declaración de requisitos

OBJETO DE LA NORMA EN 60825

2.1 Proteger a las personas contra la radiación láser comprendida en el margen de longitudes de onda de 180 nm a 1 mm indicando niveles seguros de trabajo de la radiación láser e introduciendo un sistema de clasificación de los láseres y productos láser según su nivel de riesgo.

2.2 Establecer requisitos tanto para el usuario como para el fabricante con el fin de definir procedimientos y proporcionar información, de manera que puedan adoptarse las precauciones apropiadas

2.3 Proporcionar mediante signos, etiquetas e instrucciones la información adecuada sobre los riesgos asociados a la radiación accesible de productos láser

2.4 Reducir la posibilidad de lesiones minimizando la radiación accesible innecesaria, mejorar el control sobre la radiación láser mediante elementos de protección y garantizar un uso seguro de los productos basados en láser especificando las medidas de control que debe tomar el usuario.

NORMA EN 60825

DEFINIR EL RIESGO EMP LEA Clase 1

Clase 2

Clase 3A

Clase 3B

Clase 4ESTABLECER REQUISITOS DE FABRICACIÓN PARA CADA CLASE

RECOMENDAR PRECAUCIONES DE UTILIZACIÓN

INFORMAR SOBRE RIESGOS RESIDUALES

REDUCIR EL RIESGO CON MEDIDAS DE CONTROL ADICIONAL

FACTORES

AMBIENTALES Y

PERSONALES

FABRICANTE USUARIO

ESQUEMA DE PREVENCIÓN DE RIESTO DE RADIACIÓN EN EL TRABAJO CON LÁSERES

CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS LÁSER SEGÚN CRITERIOS DE SEGURIDAD

Las fuentes láser no forman un grupo homogéneo ⇒⇒⇒⇒ normas de seguridad no son comunes ya que los riegos asociados son distintos.Simplificación del problema: agrupamiento según grado de peligrosidad

Norma CEI-825-1984 y Norma europea (CEN/CE-NELEC) EN 60825:* Definición de cuatro clases de láseres.* Especificación del nivel de emisión accesible máximo

permitido (nivel máximo que puede afectar a una persona durante el funcionamiento del sistema láser). Se determina a partir de EMP

* Especificación de la exposición máxima permisible (EMP):nivel de radiación láser al que, en circunstancias normales, pueden exponerse los ojos y piel humanos sin sufrir efectos adversos.

Depende de λλλλ, duración de pulso y tejido humanoLáseres contínuos: Potencia/áreaLáseres pulsados: Energía/área

CLASES DE LÁSERES (CEI-825-1984)CLASE 1Láseres intrínsecamente seguros (nunca se sobrepasa el nivel de EMP, o losque son seguros debido a su diseño.

CLASE 1MÍntrínsecamente seguros a menos que se vean con un instrumento óptico (lente o telescopio). Deben ser etiquetados.

CLASES DE LÁSERES (CEI-825-1984)

CLASE 2Láseres de baja potencia de salida que emiten radiación visible (400-700 nm) y que pueden funcionar en modo continuo o pulsado. Pueden verse directamente bajo condiciones de exposición controladas, debido al reflejo de parpadeo, no presentan riego potencial.La potencia o energía de estos sistemas está limitada a los LEAs de la Clase 1 para duraciones de exposición de hasta 0,25 s.Para un láser continuo, el límite es de 1 mW.

Ejemplo: láser de HeNe (1mW)

CLASE 2MLáseres de poca potencia de salida que emiten radiación visible (400-700 nm) y que pueden funcionar en modo continuo o pulsado. Pueden verse directamente bajo condiciones de exposición controladas, debido al reflejo de parpadeo, no presentan riego potencial a menos que se disponga de “ayudas ópticas”

CLASES DE LÁSERES (CEI-825-1984)

CLASE 3ALáseres cuya potencia de salida es hasta 5 mW (emisión continua) o cinco veces el LEA de la clase 2 (emisiones pulsadas o repetitivas), para la región espectral 400-700 nm. La irradiancia en cualquier punto del haz visible no debe sobrepasar los 25 Wm-2. Para otras regiones espectrales la radiación láser no debe sobrepasar cinco veces el LEA de la clase 1, ni superar la irradiancia ni la exposición radiante de la correspondiente tabla de la norma CEI.Es fuente de peligro el haz directo y el haz reflejado especularmente.

NOTA: La visión directa de un haz láser de la Clase 3A con ayudas ópticas, puede

ser peligrosa. Para láseres que emiten en el visible, la protección del ojo desnudo

se produce mediante reflejos de aversión, incluyendo el parpadeo.

Ejemplo: láser de HeNe (cw, 1mW<P<5mW)

CLASES DE LÁSERESCLASE 3BLáseres que pueden emitir radiación visible y/o invisible a niveles que no sobrepasen los LEAs especificados en la Tabla IV de la Norma CEI.Los láseres continuos no pueden sobrepasar los 0,5 W y la exposición radiante de los láseres pulsados debe ser menor de 105 J·m-2.

NOTA: La visión directa del haz es siempre peligrosa. La visión de radiación láser pulsada desenfocada por reflexión difusa no es peligrosa y, en ciertas condiciones, los haces láser continuos pueden verse sin ningún peligro mediante un reflector difuso.Estas condiciones son las siguientes: distancia mínima de 13 cm y tiempo máximo de 10 s.

Ejemplo: láser de HeNe (cw, 5mW<P<500 mW)

CLASES DE LÁSERES

CLASE 4Son láseres de gran potencia, cuya potencia de salida sobrepase los LEAsespecificados para la Clase 3B.Pueden producir lesiones no sólo por haz directo o reflexiones especulares sino también por reflexiones difusas. Además puede producir fuego y lesiones cutáneas.

NOTA: Los láseres visibles e IR-A de la Clase 4 pueden producir reflexiones difusas peligrosas. Pueden causar lesiones en la piel y constituir peligro de incendio. Su uso requiere una precaución extrema.

CLASES DE LÁSERES

Clasificación de láseres de emisión continua del BRH (1978)

PARÁMETROS DE SEGURIDAD

Máxima exposición permisible (MPE)Es le máximo nivel de radiación a la que se puede exponer un individuo sin lesiones/cambios biológicos en los ojos o la piel.Se determina a partir de λ del láser, energía y duración de la exposición (tablas de la norma).A partir de este parámetro se determina la densidad óptica y la zona nominal de riesgo

Densidad óptica (OD)Número adimensional que determina la protección adecuada de los ojos:

(Ho J/cm2 en el peor de los casos)


Zona nominal de daño (NHZ) O (DNRO)Es el tamaño del espacio dentro del cuál, la radiación directa, reflejada o dispersa durante la operación normal excede el MPE.Niveles de exposición más allá de NHZ son inferiores a MPE, de modo que no se precisan medidas de control fuera de NHZ.

( φ: divergencia del haz (rad), Θ: potencia radiante (W)α: diámetro del haz (cm))

SEGURIDAD LÁSER

4. Riegos asociados al láser

RIESGOS ASOCIADOS AL LÁSER

PROCESO ASISTIDO POR EL LÁSER:

SISTEMA LÁSER:

RIESGOS ASOCIADOS AL SISTEMA LÁSER

RIESGOS ELÉCTRICOS:

Fuentes de alta tensión (bombeo del medio

activo en láseres de medio gaseoso)

Líneas de transmisión

Bancos de condensadores

Equipos electrónicos auxiliares


Prevención del riesgo eléctrico en la utilización del láser no difiere, en lo esencial, de la prevención del riesgo eléctrico en la utilización de instalación que utilice la electricidad como fuente de energía.

Equipos láser seguros (NORMA CEI-820) debe cumplir norma de seguridad eléctrica adecuada.Debe superar ensayos para la protección del usuario contra:

a) contactos directos e indirectosb) efectos de temperaturas excesivas (riesgo de incendio)c) efectos dañinos de la radiación (distinta de la radiación láser)d) explosión e implosióne) efectos de sustancias tóxicas o corrosivas

La instalación eléctrica ha de proyectarse y realizarse según el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión


En los láseres de potencia se utilizan baterías de condensadores con energía que pueden alcanzar cientos de julios.

Prevención:

- Dispositivo de descarga automática de los condensadores cuando el equipo se desconecta de la red

- Partes activas ( en tensión) de los equipos no pueden ser accesibles- Dispositivo manual suplementario para la descarga de los condensadores antes

de efectuar operaciones de mantenimiento, limpieza o reparación.

Prevención durante el mantenimiento:-Abrir con corte visible todas las fuentes de tensión mediante interruptores y seccionadores-Enclavamiento o bloqueo de los aparatos de corte-Reconocimiento de ausencia de tensión-Poner a tierra y en cc. todas las posibles fuentes de tensión-Colocar las señales de seguridad adecuadas, delimitando la zona de trabajo.


RIESGOS QUÍMICOS:

Sustancias del medio activo. Ej. Láseres de colorantes tienen como medio activo sustancias

tóxicas e incluso cancerígenos (tintes orgánicos).

Ej. Láseres con medio activo en forma gaseosa suministrado en botellas con altas presiones. En caso de fuga pueden producirirritación de los ojos, dificultades respiratorias, incluso aunque sea inerte (desplazamiento de oxígeno).

Ej. Láseres con flúor en el medio activo. Aquel puede reaccionar con vapor de H2O produciendo compuestos peligrosos.

Ej. Láseres con gases que se inflaman al entrar en contacto con el aire o bien facilitan la combustión de otros materiales.


OTROS RIESGOS:

Presencia de líquidos criogénicos (N2, H2 líquido) que pueden provocar explosión (alto coef. de dilatación), condensación del oxígeno del aire, formación de hielo en reguladores y válvulas pudiendo dar lugar a quemaduras por congelación.

Rayos X producidos por descargas eléctricas en medio gaseoso por encima de 5kV.

Proyecciones de objetos cortantes por explosión de lentes, lámparas de flash u otros materiales ópticos.

Niveles de ruido por encima de los límites establecidos producidos por transformadores o ciclos de carga-descarga de condensadores.

RIESGOS ASOCIADOS AL PROCESO LÁSER

Generación de humos y subproductos en procesos decorte o soldadura. El tamaño medio de las partículas es inferiora 5 µm, consideradas como fracción respirable hasta los

pulmones.

Desplazamiento del Oxígeno por el gas asistente del corteo soldadura láser, provocando asfixia, dolores de cabeza etc.

Reacciones exotérmicas violentas (peligro de incendio)

Reflexiones originadas durante el proceso con dirección“desconocida” (muy peligroso en caso de láseres infrarrojos–no visibles-.)

Reflexión especular Reflexión difusa


Distribución de tamaño de las partículas en los humos generados en un proceso láser varía según el material, espesor y otros parámetros

CEN/TC121 y ISO/TC44/SC9: normativas para medición de humos y gases de soldadura

EN 60825 – Riesgos inherentes a la operación láser. Contaminación atmosférica:material vaporizado y productos de reacción procedentes del corte con láser,

taladrado y operaciones de soldadura. Pueden contener: asbestos, monóxido y dióxido de carbono, ozono, plomo, mercurio y material biológico

gases procedentes del sistema láser o bien de subproductos de reacciones láser tales como: bromo, cloro y ácido cianhídrico

gases y vapores procedentes de los enfriadores criogénicos

Control del ambiente laboral, de manera que no se sobrepasen los LÍMITE DE EXPOSICIÓN para cada sustancia particular, cuyos valores se establecen en función del tiempo de exposición diario o semana y, a la vez, de los efectos toxicológicos que exposiciones agudas o prolongadas puedan causar.Ej.: corte láser de acero dulce. L.E.: 3,5 mg/m3 (más tolerante que en oxicorte: 2,9 mg/m3) corte láser de acero inox. (L.E.:1.1-1.9 mg/m3 debido a la presencia de Cr y Ni)

Generación de humos y subproductos


DIRECTIVAS COMUNITARIAS:Directiva Marco 89/391/CEEDirectiva sobre protección de los trabajadores en la exposición a agentes químicos, físicos y biológicos durante el trabajo: 80/1107/CEE y modif. 88/642/CEEDirectiva sobre protección de los trabajadores en la exposición a plomo metálico y sus compuestos iónicos 82/605/CEE amianto 83/477/CEE t 91/382/CEE y cloruro de vinilo monómero 78/610/CEEDirectiva sobre protección de los trabajadores frente a riesgos relacionados con la exposición a agentes cancerígenos durante el trabajo 90/394/CEEDirectiva sobre establecimiento de valores límite de carácter indicativo para protección de los trabajadores frente a riesgos relacionados con la exposición a agentes químicos, físicos y biológicos durante el trabajo 91/322/CEEDirectiva referente a disposiciones mínimas de seguridad y de salud para la utilización por los trabajadores en el trabajo de los equipos de trabajo 89/655/CEEDirectiva sobre máquinas 89/392/CEE y modif. 91/368/CEE R.D. 1435/92 (BOE 11.12.92)Directiva referente a disposiciones mínimas de seguridad y de salud para la utlización por los trabajadores en el trabajo de equipos de protección individual 89/656/CEE



REQUISITOS DE VENTILACIÓN PARA OPERACIONES CON LÁSER

EJ.: corte láser de acero inoxidable en atmósfera de oxígeno necesita filtrado de aire incorporado en el sistema de extracción de humos con eficiencia del 75-85% para respetar la normativa de medio ambiente.

corte láser de aluminio requiere un valor nominal de aire (VNA) es 200 m3/hcorte láser de acero inoxidable requiere VNA de 60000 m3/hSi se considera sólo el riesgo higiénico ocasionado por los gases emitidos, el aire

necesario será tan sólo de 1m3/h y por tanto insignificante respecto del valor anterior.OJO: corte de plásticos

Evaluación de exposición ( medir intensidad, frecuencia y duración del contacto humano con agentes presentes en el ambiente): muestreo directo del aire del lugar de trabajo o muestreo biológico.UNE AEN/CT81/SC4 (EVALUACIÓN DE RIESGOS POR AGENTES QUÍMICOS)EN CEN/TC137 (EVALUACIÓN DE LA EXPOSICIÓN EN EL LUGAR DE TRABAJO)ISO ISO/TC146/SC2 (CALIDAD DE AIRE. ATMÓSFERAS EN EL LUGAR DE TRABAJO)


RIESGOS ASOCIADOS AL LÁSER CO2/Nd:YAG�λ del láser de CO2 es absorbida por agua y materia orgánica ⇒

¡Extremadamente peligrosa para los tejidos!

�Haz invisible ⇒ Necesidad de confinamiento del haz (reflexiones difusas, especulares y en procesos 3D)

HUMOS:Metales (fiebre del humo metálico):

Óxidos de Zinc, Titanio, Hierro o Tungsteno Aceites y agentes desengrasantes (humos de hidrocarburos son cancerígenos)

No metales:Polímeros (degradación de moléculas complejas de hidrocarburos

dan lugar a productos extremadamente tóxicos: HCL, HCN)PVC ⇒ HCL (extremadamente tóxico)PTFE ⇒ HF

Cerámica y vidrios:Polvo fino y duro que irrita vías respiratorias (silicosis)

RIESGOS ASOCIADOS AL LÁSER CO2/Nd:YAG

Especial precaución:

•Hidrocarburos policíclicos aromáticos que provienen de polímeros del tipo metil metacrilato•Cianuros de hidrógeno y benzeno del corte de fibras de poliamida aromáticas•Sílice fundida de cuarzo•Metales pesados de “etching”•Benceno de polivinil cloruro y •Cianuro, formaldeido y fibras sintéticas y naturalessubproductos de otros procesos

•Elementos ópticos (ventanas y lentes son fuentespotenciales de contaminantes aéreos: Teluro de Zinc, Teluro de Calcio se queman en presencia de oxígeno

SEGURIDAD LÁSER

5. Ejemplo: Procesamiento de materiales

Soldadura láser Plaqueado láser

RIESGOS PROC. DE MATERIALES

1. Riesgos de radiación láser (láseres de Clase 4)

Incorporación de los equipos de procesamiento industrial de barreras y elementos de seguridad que permitan su utilización como sistema de Clase 1.

- confinamiento del haz- señalización y demarcación de la zona de riesgo, limitando el

acceso de personal- uso de gafas (λ) y prendas de protección personal(algogón)- uso de la menor potencia láser en labores de alineamiento

(pulsado)- eliminar elementos que interfieren en el camino del haz- comenzar el alineamiento por elementos ópticos más próximos al

resonador


2. Riesgos eléctricosRiesgo más elevado en operaciones de mantenimiento

3. Riesgos de contaminación atmosférica4. Riesgos de reflexión de haz y generación de plasma

procedente del material a procesar y gases de asistencia

5. Riesgos de radiaciones U.V. y visibles secundarios en procesos de soldadura6. Riesgo de radiaciones de radiofrecuencias garantizado

por el fabricante7. Riesgos de explosión e incendio (oxidación elevada de

algunos materiales: titanio, tántalo, circonio, restos de papel, madera, etc.)


8. Riesgos por gases comprimidos (láser y proceso)gases inertes: desplazan el oxígenoinstalación adecuada de líneas de transporte de gas

9. Riesgos mecánicos: equipos de posicionamiento, robots

10. Ruidos (sistemas láser no generan contaminación acústica, pero sí algunos elementos auxiliares)

11. Generación de residuos (mantenimiento)

12. Riesgos asociados a factores humanos y ergonomía

13. Riesgos asociados a la transmisión del haz láser por fibra óptica


13. Riesgos asociados a la transmisión del haz láser por fibra óptica

FIBRA MONOMODO FIBRA MULTIMODO

Diámetro de la zona irradiada:

D

0

2

πω

λr

7.1

2rAN

Exposición máxima permitida:

EMP 22

2

0

λ

πω

r

Φ ANr

2

27.1Φ

Distancia mínma de seguridad:

rc

EMP

Φπ

λ

ω0

EMPAN .

7.1

π

Φ


Sistemas de protección en la transmisión de alta potencia láser por fibra óptica:

Barreras pasivas bajas potencias: apantallamiento metálicoinsuficientes para altas potencias

Barreras activasSistemas de muestreo de integridad del camino

óptico por haz auxiliarSistemas basados en fotodetectores o fusibles

alojados en la envoltura de la propia fibra


Seguridad activa

RIESGOS PROC. DE MATERIALESSeguridad activa

SEGURIDAD LÁSER

6. Medidas de control y prevención

MEDIDAS DE CONTROL

Conocer el dispositivo láser: Potencia, diámetro del haz láser, longitud de onda, camino del haz, divergencia del haz, duración del pulso

Conocer la clasificación del láser o sistema láserY disponer del etiquetado del dispositivo y la zona

Conocer los conceptos

Exposición máxima permisible (EMP), Nivel de emisión accesibe (LEA) y Zona de daño nominal

ETIQUETADOCada sistema láser deberá llevar de forma permanente y en lugar visible una o más etiquetas de aviso, según la Clase o grupo de riesgo al que pertenezca +otras etiquetas rectangulares con frases de advertencia que permitirán al usuario conocer el potencial riesgo al que se expone, y cómo evitarlo.

Etiquetas y frases normalizadas según CEI-825 para los riesgos láser

Precaución. Radiación láser. En caso de apertura, desactivación de bloqueos de seguridad.

PANELES DE ENCLAVAMIENTO

Evitar la exposición. Se emite radiación láser por esta aberturaABERTURA LÁSER

Radiación láser. Evite la exposición ocular o la piel a radiaciones directas o difusas. Producto láser clase 4

CLASE 4

Radiación láser. Evite la exposición al haz. Producto láser clase 3BCLASE 3B

Radiación láser. No mantenga la vista en le haz ni lo mire directamente con instrumentos ópticos. Producto láser clase 3A

CLAS 3A

Radiación láser. No mantenga la vista en el haz. Producto láser clase 2CLASE 2

Productor láser clase 1CLASE 1

ETIQUETADO

ETIQUETADO

Cada producto láser (excepto los de la Clase 1) deberá describirse en una etiqueta explicativa citando la potencia máxima de la radiación, la duración del impulso (si procede) y la longitud o las longitudes de onda emitidas.

Si la longitud de onda del láser no está entre 400 y 700 nm, se modificará el texto para que diga "Radiación láser invisible", si el láser emite a la vez radiación visible e invisible, se hará constar igualmente en la etiqueta.

La norma CEI-825 fija también requisitos de información a los fabricantes, que deben proporcionar al usuario un manual de instrucciones para el montaje, mantenimiento y utilización de un modo seguro, incluyendo las precauciones que hay que tomar para evitar exposiciones a radiaciones láser peligrosas en condiciones normales o accidentalmente.

MEDIDAS DE PREVENCIÓN

� Evaluación y control de riesgos de un sistema-proceso láser depende de la clasificación del riesgo potencial.

� Aspectos de seguridad deben estar contemplados desde la fase de diseño del sistema láser.

� Medidas de seguridad son función de la clase del láser y aplicación:

Reducción del nivel de exposición del usuario hasta la exposición máxima permisible (EMP) aplicable a cada caso y protección frente a otros riesgos inherentes a su utilización( para su cálculo, norma CEI-825-1984).


CONTROLES TÉCNICOS APLICABLES AL SISTEMA LÁSER:

- PROPIOS DEL SISTEMA LÁSER

- PROPIOS DEL ENTORNO DEL SISTEMA LÁSER- controles de interiores- controles de exteriores

CONTROLES ADMINISTRATIVOS

PROTECCIÓN PERSONAL (EPI´s)

Norma extendida en protecciones:1) evitar existencia de fuente de riesgo2) evitar transmisión del agente agresor3) protección de las personas

MEDIDAS DE CONTROL


- CLASE 1*: señalización* muchos sistemas clase 1 son láseres de clase 3 o 4 enclaustrados. En

este caso deben ser suministrados interloks de carcasa

-CLASE 2: señalización. Área señalizada. Evitar haz directo o reflexión especular. Si se supera el MPE, disponer de filtros y mamparaspara su reducción a niveles permisibles

-CLASE 3a: señalización. Área señalizada. Evitar haz directo o reflexión especular. Si se supera el MPE, disponer de filtros y mamparas para su reducción a niveles permisibles

MEDIDAS DE CONTROL


- CLASE 3b: Señalización. Acceso a personal autorizado. Instrucción al operario. Si haz no confinado, debe evaluarse la NHZ. Señalización “laser on”. Además debe existir paradas de emergencias, poryección ocular permanente, evitar reflexiones especulares y difusas, haz láser a distinto nivel que el de los ojos y ventanas con filtros

- CLASE 4: Señalización. Acceso a personal autorizado. Instrucción al operario, salida de emergencia, paradas de emergencia, controles de seguridad a la entrada, monitorización y accionamiento remoto, interlocks para prevenir incendios, camino del haz libre de posibles objetos combustibles o reflectantes, disponer de una barrera no reflectiva para el haz láser.


Controles técnicos del sistema láser

- carcasa protectora- conector con enclavamiento a distancia- control de llave- obturador del haz y/o atenuador- señales de aviso/indicadores de emisión- recintos cerrados- áreas acotadas- confinamiento del haz


Controles técnicos del entorno láser-control de interiores:

- Iluminación del local- No deben existir obstáculos en el suelo- Eliminar causas de reflexión y difusión accidentales- Señalización de los accesos con señales normalizadas- Eliminación de materiales fácilmente inflamables(láseres clase 3 y 4)

-control de exteriores:Distancia nominal de riesgo ocular es la distancia a partirdel láser a la cual la irradiancia es inferior a la exposiciónmáxima permisible (EMP): Distancia nominal de riesgoocular (DNRO).DNRO depende del tipo de radiación, atmósfera, EMP. DNRO≅≅≅≅ (1/EMP)½

En instalaciones industriales, un peligro potencial es el transporte del haz a la estación de trabajo (detector de ruptura de fibra óptica, alineamiento de espejos, etc.)


Controles administrativos- designación de un responsable de seguridad- limitación del uso de los láseres- formación de los usuarios- etiquetas y señales de aviso- limitación de entrada a personas autorizadas


LÁSERCAMINO DEL HAZ ENCERRADO

ESTACIÓN DE TRABAJO

ESTACIÓN DE TRABAJO

ESTRACCIÓN YFILTRADO DE HUMOS

MAMPARA

VENTANA CON FILTROSEŃAL LUMINOSA

EN EL INTERIORSIEMPRE CON GAFAS

CARTEL: "ACCESO SÓLO A PERSONAL AUTORIZADO"

AVISOS"PRECAUCIÓNLÁSER"

PULSADORESDE EMERGENCIA





OB

TU

RA

DO

R

LÁSER ON

MEDIDAS DE PREVENCIÓN: EPI

GAFAS

- Protección total del ojo, evitando penetración lateral seguida de reflexión especular en el propio cristal

- Gafas con filtros o lentes curvas para evitar reflexionesespeculares

- Deben permitir llevar al usuario gafas de corrección adicional

PROTECCIÓN PERSONAL (EPI´s)

- Protección personal de piel y ojos- Vestimenta de colores claros, resistente e ignífuga¡OJO: facilidad de combustión del pelo humano!

- Gafas protectoras (norma 89/686/CEE, EN207, EN208)


Tipos de gafas- Gafas de protección láser (EN207) para 180 nm < λλλλ < 1 mm- Gafas de ajuste láser (EN208) para ajuste del láser o láseresvisibles. Los filtros permiten atenuación hasta valores especificados para láseres clase 2

Requisitos - Ensayos- Poder espectral de transmisión- Factor medio de transmisión en el visible- Estabilidad frente a la radiación láser- Tolerancias ópticas- Calidad de masa y estabilidad- Estabilidad frente UV y calor- Incombustibilidad- Campo visual- Fabricación de filtros- Monturas- Resistencia mecánica


Gafas- Longitud de onda de la radiación- Densidad óptica requerida depende de λ λ λ λ- Irradiancia o exposición al láser- Transmitancia visible del protector ocular- Umbral de daño del filtro láser

NOTAS:- Letra (L o R)+ código ( densidad óptica del filtro)- Gafas diseñadas para una λ λ λ λ y densidad de energía máxima- Buena conservación y limpieza- Gafas con alta absorción, lo que puede dar lugar a exposicionesmás frecuente a la radiación directa ⇒⇒⇒⇒ quemaduras y deteriorrápido

- No existen gafas para visión directa del haz que garanticen unaprotección total.

- Están diseñadas para exposición accidental.No observación directa del haz láser

MEDIDAS DE PREVENCIÓN: EPIMARCADO gafas de protección láser

Ejemplo:D/I/R/M 633 L5 X zztipo de láser

λλλλdiseño

Gradoprotección

Fabr.Marca Fabr.

102110121013L10

102010111012L9

101910101011L8

10181091010L7

1017108109L6

1016107108L5

1015106107L4

1014105106L3

1013104105L2

1012103104L1

E (W/m2)M

H (J/m2)I,R

E (W/m2)D

G.P.

MEDIDAS DE PREVENCIÓN: EPIMARCADO gafas de ajuste láser

Ejemplo:1W 10-4J 514 R3 X zzPmáx láser

Emáxλλλλdiseño

Gradoprotección

Fabr.Marca Fabr.

20000108R5

2000107R4

200106R3

20105R2

2104R1

H (J/m2)Exp. radiante

E (W/m2)irradiancia

G.P.


1102X10-210-2

21002X10-110-1

3100021

4

5

6

7

8

OD

100002010

100000NRNR

1000000NRNR

10000000NRNR

10000000000NRNR

AtenuaciónMáx irradiancia(W/cm2)

Máx potencia (W)

Método simplificado para selección de gafas de protección para láseres enEl rango 400-1400 nm: La irradiancia se corresponde con la que provocaría Daño o destruiría el filtro.


googles spectacles wraps

EN 207, EN208, NTP261

BIBLIOGRAFÍA

•American National Standard for the Use of Lasers, ANSI Z1 36.1-1993, American Natiional Standards Institute, N.Y. 1981

•Guidelines for laser safety and hazard assementOSHA Instruction, Pub. 8-1.7, 1991

•A.Mallow, L. Chabot, Laser Safety Handbook, Von Nostrand Reinhold Company, N.Y., 1978

•Radiaiciones no ionizantes. Prevención de riesgos, Institute Nacional de Seguridad e Higiene en el trabajo. Centro Nacional de Nuevas Tecnologías, Madrid, 1988

•Seguridad de radiación de productos láser, clasificación de equipos, requisitos y guía del usuario, EN 60825, Comité Europeo de Normalización Electrotécnica, IEC; 1993

•Algunas cuestiones sobre seguridad láser. Institute Nacional de seguridad e higiene en el trabajo, 1996

seguridad laser

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