seguridad laser
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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
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.
RIESGOS DERIVADOS DE LA UTILIZACIÓN DE LOS LÁSERES
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).
NORMATIVA COMUNITARIA – equipos láser
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”
NORMATIVA COMUNITARIA – equipos láser
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
NORMATIVA COMUNITARIA – equipos láser
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)
NORMATIVA COMUNITARIA – equipos láser
NORMAS UNENORMAS ENNORMAS CEI
AEN/CTN 20/21CEN/TC 1234
ISO/TC 172
CEI/TC 76CEI/TC 62D
AENORCEN/CENELECISO/CEI
NORMATIVA COMUNITARIA – equipos láser
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
NORMATIVA COMUNITARIA – equipos láser
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)
PARÁMETROS DE SEGURIDAD
PARÁMETROS DE SEGURIDAD
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
RIESGOS ASOCIADOS AL SISTEMA LÁSER
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
RIESGOS ASOCIADOS AL SISTEMA LÁSER
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 ASOCIADOS AL SISTEMA LÁSER
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.
RIESGOS ASOCIADOS AL SISTEMA LÁSER
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
RIESGOS ASOCIADOS AL PROCESO LÁSER
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
RIESGOS ASOCIADOS AL PROCESO LÁSER
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
Generación de humos y subproductos
RIESGOS ASOCIADOS AL PROCESO LÁSER
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)
Generación de humos y subproductos
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
RIESGOS PROC. DE MATERIALES
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.)
RIESGOS PROC. DE MATERIALES
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
RIESGOS PROC. DE MATERIALES
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
RIESGOS PROC. DE MATERIALES
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
RIESGOS PROC. DE MATERIALES
Seguridad activa
RIESGOS PROC. DE MATERIALESSeguridad 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.
TLV
TLV
TLV
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).
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
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
CONTROLES TÉCNICOS APLICABLES AL SISTEMA LÁSER:
- 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
CONTROLES TÉCNICOS APLICABLES AL SISTEMA LÁSER:
- 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.
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
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
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
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.)
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
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
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
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
PULSADORESDE EMERGENCIA
PULSADORESDE EMERGENCIA
PULSADORESDE EMERGENCIA
PULSADORESDE EMERGENCIA
OB
TU
RA
DO
R
LÁSER ON
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
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
PULSADORESDE EMERGENCIA
PULSADORESDE EMERGENCIA
PULSADORESDE EMERGENCIA
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)
MEDIDAS DE PREVENCIÓN: EPI
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
MEDIDAS DE PREVENCIÓN: EPI
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.
MEDIDAS DE PREVENCIÓN: EPI
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.
MEDIDAS DE PREVENCIÓN: EPI
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