NTP-1.089: Radiaciones ópticas artificiales: aplicación de los VLE para la determinación del factor de protección de un filtro (FPF) de protección ocular

Notas Técnicas de Prevención 1.
089 AÑO 2017 Radiaciones ópticas artificiales: aplicación de los VLE para la determinación del factor de protección de un filtro (FPF) de protección ocular Artificial Optical Radiation: application of ELV for determining the filter protection factor (FPF) for protective eyewear Rayonnements optiques artificiels: application de le VLE pour le calcul du facteur de protection d’un filtre (FPF) oculaire Autor: Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) Elaborado por: Silvia Torres Ruiz CENTRO NACIONAL DE MEDIOS DE PROTECCIÓN. INSHT Esta NTP pretende ser un instrumento que facilite la aplicación de la Guía Técnica para la evaluación y prevención de los riesgos relacionados con la exposición a radiaciones ópticas artificiales (RO), con objeto de seleccionar adecuadamente gafas o pantallas que protejan frente a las radiaciones ópticas artificiales no tipificadas.
En concreto, se desarrolla un caso práctico que expone los pasos a seguir para determinar el factor de protección de varios filtros, con objeto de seleccionar el que ofrece un factor de protección más adecuado para proteger frente a la radiación óptica emitida por un dispositivo ILS (fuente de alta intensidad).
Las NTP son guías de buenas prácticas.
Sus indicaciones no son obligatorias salvo que estén recogidas en una disposición normativa vigente.
A efectos de valorar la pertinencia de las recomendaciones contenidas en una NTP concreta es conveniente tener en cuenta su fecha de edición.
1.
INTRODUCCIÓN El RD 486/2010 tiene por objeto establecer las disposiciones mínimas para la protección de los trabajadores contra los riesgos para su salud y su seguridad derivados o que puedan derivarse de la exposición a RO durante su trabajo.
Una de las partes del cuerpo humano más sensibles a la exposición a las radiaciones son los ojos.
Para evitar la exposición a RO, tal y como establecen los principios de acción preventiva recogidos en el artículo 15 de la Ley de Prevención de Riesgos Laborales, en primer lugar se han de utilizar equipos de trabajo que dispongan de elementos de seguridad intrínseca que eliminen o limiten una posible exposición accidental a RO, si esto no es suficiente, se deben utilizar medios de control que limiten la exposición de los trabajadores, como pueden ser las pantallas de protección colectiva.
En cualquier caso, los equipos de protección individual se utilizarán cuando los medios organizativos y técnicos aplicados no hayan sido capaces de eliminar el riesgo de exposición a este tipo de radiaciones.
El hecho de utilizar un protector ocular frente a las RO no va a eliminar la exposición a este riesgo, pero si la reducirá hasta unos niveles que no sean perjudiciales para la seguridad y salud del trabajador.
La mayoría de los filtros de protección frente a radiaciones ópticas, se pueden seleccionar teniendo en cuenta las recomendaciones establecidas en las normas armonizadas que habitualmente se utilizan para la certificación de los equipos de protección ocular.
Estas recomendaciones para la selección del grado de proteccion adecuado, se dan en función de características de la fuente tales como: su temperatura, tipo de soldadura, etc.
(Véase Apéndice 6 de la Guía Técnica para la evaluación y prevención de los riesgos relacionados con la exposición a radiaciones ópticas artificiales).
En aquellos casos en que la exposición a radiaciones ópticas artificiales venga dada por un tipo de fuente o aplicación no tipificada en las recomendaciones referenciadas anteriormente, será necesario evaluar si se superan los valores límite de exposición (VLE) que apliquen en función del rango de longitudes de onda en el que emita la fuente (Véase Apéndice 4 de la Guía Técnica para la evaluación y prevención de los riesgos relacionados con la exposición a RO).
En función del espectro de emisión de la fuente calcularemos la irradiancia E (l) o exposición radiante H (l), según corresponda, para poder comparar con el VLE que aplique en cada caso.
A la relación entre E (l) o H (l) y el VLE correspondiente, se le suele denominar índice de riesgo Iriesgo ya que evalúa en qué cantidad se supera el VLE: Iriesgo = E o H VLE  λ λ( ) ( ) Si el Iriesgo es mayor que 1 indica que se supera el VLE, y habrá que dotar al trabajador de un filtro de protección que reduzca la exposición por debajo del VLE aplicado.
Para determinar el filtro de protección más adecuado, tendremos que determinar en cada caso el factor de protección del filtro (FPF) para cada rango de longitudes de onda donde se superen los VLE correspondientes.
El FPF es el factor en que un ocular filtrante atenúa la exposición ocular a un tipo de radiación óptica artificial, ponderada según el riesgo ocular que se quiera evitar (riesgo térmico, riesgo por luz azul, etc.
).
Para calcularlo es necesario conocer la irradiancia espectral de la fuente y la transmitancia espectral del filtro.
Si al determinar el Iriesgo éste es mayor de 1, se deberá seleccionar un filtro que disponga de un FPF al menos del mismo orden de valor que el Iriesgo (Véase figura 1).
10 x VLE Fuente Distancia 5 x VLE FPF ≥ 10 FPF ≥ 5 FPF ≥ 3 FPF ≥ 2 3 x VLE 2 x VLE Dseguridad = 1 x VLE Figura 1.
FPF requerido a un filtro de protección ocular cuando la RO emitida excede en un factor de 10 el VLE 2 Notas Técnicas de Prevención En la figura 1 se puede ver como disminuye la exposición a la radiación con la distancia a la fuente, de tal forma que se considera distancia de seguridad aquella en la que la exposición es como mucho igual al VLE. Un ejemplo de fuentes no tipificadas que emiten en más de una banda del espectro son las fuentes de alta intensidad (ILS), como las que se utilizan para tratamientos médicos y cosméticos (Véase figura 2).
Los requisitos de protección que deben reunir los equipos de protección ocular frente a dispositivos ILS viene recogidos en la norma ISO 12609-1.
La mayoría de fabricantes de este tipo de dispositivos van a suministrar o indicar el filtro de protección ocular que debe usarse.
No obstante, a continuación se desarrolla un caso práctico que expone los pasos a seguir para determinar el factor de protección de varios filtros, con objeto de seleccionar el que ofrece un FPF más adecuado para proteger frente a la radiación óptica emitida por un dispositivo ILS ponderada según el riesgo ocular que se deba evitar.
Figura 2.
Tratamiento facial con ILS 2.
APLICACIÓN DE LOS VLE Suponemos una fuente de luz intensa (ILS) de emisión pulsada (IPL) para tratamientos cosméticos.
Los datos que a continuación se indican están basados en un ejemplo recogido en la Norma ISO 12609-2.
En la gráfica 1 se muestra la exposición radiante espectral H (l) medida a una distancia de 0,2 m del dispositivo, en el rango de 400 a 1150 nm.
El tiempo de adquisición de las medidas ha sido mayor que la duración de un pulso, 0,005 s, y vamos a suponer que el tiempo de exposición es igual a la duración del pulso.
2 1,5 H (λ) J/m2 · nm 40 0 45 0 50 0 55 0 60 0 65 0 70 0 75 0 80 0 85 0 90 0 95 0 10 00 10 50 11 00 11 50 1 0,5 0 Gráfica 1.
Exposición radiante espectral medida para una fuente ILS de emisión pulsada Tabla 1.
Datos espectrales de la exposición radiante medida para una fuente ILS Longitud de onda l (nm) ILS Exposición radiante H(l) (J/m2nm), r=0,2 m 400 0 450 0,8 500 1,75 550 1,55 600 1,2 650 0,8 700 0,48 750 0,3 800 0,15 850 0,1 900 0,08 950 0,05 1000 0,05 1050 0,05 1100 0,05 1150 0,05 Teniendo en cuenta que el rango de emisión de la fuente abarca, principalmente, la región del visible, sólo tenemos que calcular el valor límite de exposición para riesgo de quemaduras en la retina (VLE-4) y el valor límite de exposición para riesgo por luz azul que da lugar a la fotorretinitis (VLE-3a o VLE-3b).
No va a existir riesgo por exposición a radiación ultravioleta ni riesgo derivado de la exposición a radiación infrarroja.
(Anexo I Radiaciones ópticas incoherentes A. Tabla A.1 del Real Decreto 486/2010 sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposición a radiaciones ópticas artificiales) En este caso, teniendo en cuenta las suposiciones realizadas, el VLE-4 para riesgo de quemaduras en la retina, vendrá determinado por la expresión: LR = c t 5 10 a 7 0,25 ⋅ Siendo; LR= Radiancia Ca = Factor t = Tiempo de exposición Si consideramos que las dimensiones de la fuente son (x=0,01 m, y=0,03 m), y que las medidas se han realizado a una distancia (r) de 0,2 m.
El ángulo subtendido α será igual: x y r rad mrad / 2 0,1  100 α ( ) = + = = Siendo α=100 mrad, Ca=α, resultando que: VLE-4=LRmax=1880000 W/m2sr En el caso que nos ocupa, al ser α=100 mrad, el valor límite de exposición que aplica para el riesgo por luz azul es el VLE-3a.
Teniendo que cuenta que t≤10000s, entonces: VLE-3a=LBmax=106/t= 2∙108 W/m2 sr 3 Notas Técnicas de Prevención Una vez determinados los valores limites que aplican, se calculan las radiancias ponderadas LR y LB, a partir de los datos de exposición radiante espectral medidos para la fuente problema, o suministrados por el fabricante.
L E( ) R( ) ∆ R   380 1400 ∑ λ λ λ ω = ⋅ ⋅ Dónde: E (l)=H (l)/t, siendo en nuestro caso t=0,005s R (l) es la función o curva de ponderación para el riesgo térmico en el visible e IRA (380-1400 nm) (Anexo I, C. Curvas de ponderación Tabla A.4 del RD 486/2010) ∆l es el incremento de longitudes de onda o ancho de banda, en el caso que nos ocupa se ha considerado ∆l= 50 nm ω es el ángulo sólido subtendido, que viene dado por la expresión: A r 2 ω = Dónde: A= Área de la fuente r = Distancia a la fuente La tabla 2 muestra el valor por longitud de onda, de los diferentes términos que intervienen en el cálculo del numerador de LR. Tabla 2.
Cálculo de la radiancia ponderada LR l (nm) H(l) J/m2nm E(l) W/m2nm R(l) E(l)∙R(l)∙∆l W/m2 400 0 0 1 0 450 0,8 160 9,4 75200 500 1,75 350 1 17500 550 1,55 310 1 15500 600 1,2 240 1 12000 650 0,8 160 1 8000 700 0,48 96 1 4800 750 0,3 60 0,794 2382 800 0,15 30 0,63 945 850 0,1 20 0,501 501 900 0,08 16 0,398 318,4 950 0,05 10 0,316 158 1000 0,05 10 0,251 125,5 1050 0,05 10 0,2 100 1100 0,05 10 0,2 100 1150 0,05 10 0,2 100 ∑=1,4∙105 ∑ λ λ λ ω = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ − L E( ) R( ) ∆ 1,4 10 7,5 10R   380 1400 5 3 = ⋅ ⋅L W m sr1,87 10   /R 7 2 Se calcula el índice de riesgo como sigue: > −SE SUPERA EL VLEI 1 4riesgo ⇒ = − = ⋅ ⋅ =I L VLE 4 1,87 10 1,88 10 9,9 riesgo R 7 6 Por otro lado, teniendo en cuenta que: α = mrad100  Para determinar si existe riesgo por luz azul se aplica el VLE-3a como sigue: ∑ λ λ λ ω − = = ⋅ ⋅ VLE a L E 3 ( ) B( ) ∆ B  300 700 Dónde: E (l)=H (l)/t, siendo en nuestro caso t=0,005s B (l) es la función o curva de ponderación para el riesgo fotoquímico en el visible (300-700 nm) (Anexo I, C. Curvas de ponderación Tabla A.4 del RD 486/2010) ∆l es el incremento de longitudes de onda o ancho de banda, en el caso que nos ocupa se ha considerado ∆l= 50 nm ω es el ángulo sólido subtendido La tabla 3 muestra el valor por longitud de onda, de los diferentes términos que intervienen en el cálculo del numerador de LB. Tabla 3.
Cálculo de la radiancia ponderada LB l (nm) H(l) J/ m2nm E(l) W/ m2nm B(l) E(l)∙B(l)∙∆l W/m2 400 0 0 0,1 0 450 0,8 160 0,94 7520 500 1,75 350 0,1 1750 550 1,55 310 0,01 155 600 1,2 240 0,001 12 650 0,8 160 0,001 8 700 0,48 96 0,001 4,8 ∑= 9450 Sustituyendo en la expresión para el cálculo de LB: ∑ λ λ λ ω = ⋅ ⋅ = ⋅ − L E( ) B( ) ∆   9450 7,5 10B  300 700 3 = ⋅ ⋅L W m sr 1,26 10   /B 6 2 Calculamos el índice de riesgo como sigue: < −NO SUPERA EL VLE 3aI 1riesgo ⇒ = − = ⋅ ⋅ = ⋅ −I L VLE a3 1,26 10 2 10 6 10riesgo B 6 8 3 Por lo tanto, no existe riesgo para la retina por mecanismos fotoquímicos, pero si existe riesgo de quemaduras.
3.
DETERMINACIÓN DEL FPF A la vista de los resultados obtenidos, se supera el VLE-4, por tanto, será necesario utilizar un filtro con un FPF de al menos un orden de 10.
Un filtro con: FPF=10 ⇒ 𝜏 = 1/FPF≈0,1= 10%, Tiene una transmisión media (𝜏) de aproximadamente un 10% en el rango de 400 a 1100 nm, que es el principal rango de emisión de la fuente problema.
4 Notas Técnicas de Prevención Los filtros de protección ocular frente a radiaciones, se suelen caracterizar por su grado de protección (N).
El grado de protección frente a fuentes de banda ancha (ultravioleta, soldadura, etc.
) se determina a partir de la siguiente formula que lo relaciona con la transmisión media del filtro en el visible τvis: τ = +N 1 7 3 log 1 vis 10 Sustituyendo se obtiene que el filtro adecuado debe tener un grado de protección de aproximadamente 4.
Por lo tanto, se podría seleccionar un filtro de grado 4 (R-4) que reúna los requisitos establecidos en la norma ISO 12609-1.
En su defecto, se puede recurrir a un filtro de soldadura certificado en base a la norma UNE-EN 169 o UNE-EN 379, de grado de protección 4.
Otro supuesto puede ser que dispongamos de varios filtros y conozcamos de cada uno de ellos su transmisión espectral.
Para saber cuál es más adecuado para disminuir la exposición hasta un nivel que no supere el VLE-4 evaluado anteriormente, debemos calcular, para cada filtro, el FPF ponderado con la curva para el riesgo térmico en el visible e IRA (380-1400 nm).
FPFRl = ; FPFRl ≈ Iriesgo ∑ ∑ λ λ λ λ λ τ λ λ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) E R E R ∆ ∆ 380 1400 380 1400 Supongamos pues un filtro 1 con la siguiente transmisión espectral: Tabla 4.
Transmitancia espectral filtro 1 Longitud de onda Filtro 1 (𝜏%) 400 95 450 70 500 4 550 0 600 0 650 0 700 35 750 98 800 98 850 98 900 98 950 98 1000 98 1050 98 1100 98 40 0 45 0 50 0 55 0 60 0 65 0 70 0 75 0 80 0 85 0 90 0 100 50 0 Longitud de onda λ (nm) 𝜏𝜏( λ) % Grafica 2.
Curva de la transmisión espectral del filtro 1 Tabla 5.
Cálculos para obtener el FPF (filtro 1) l (nm) E(l) W/ m2nm 𝜏 (l) Filtro 1 R(l) E(l)∙R(l)∙𝜏(l) W/m2 400 0 0,95 1 0 450 160 0,7 9,4 1052,8 500 350 0,04 1 14 550 310 0 1 0 600 240 0 1 0 650 160 0 1 0 700 96 0,35 1 33,6 750 60 0,98 0,794 46,6872 800 30 0,98 0,63 18,522 850 20 0,98 0,501 9,8196 900 16 0,98 0,398 6,24064 950 10 0,98 0,316 3,0968 1000 10 0,98 0,251 2,4598 1050 10 0,98 0,2 1,96 1100 10 0,98 0,2 1,96 1150 10 0,98 0,2 1,96 ∑=1193 El factor de protección que ofrece el filtro 1 viene dado por la siguiente expresión: ∑ ∑ λ λ λ λ τ λ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) = ⋅ ⋅ ⋅ FPF E R E R  R 380 1400 380 1400 = =FPF 2755 1193 2R Supongamos ahora un filtro 2 con la siguiente transmisión espectral: Tabla 6.
Transmitancia espectral filtro 2 Longitud de onda Filtro 2 (𝜏%) 400 6 450 9 500 10 550 10 600 10 650 12 700 19 750 21 800 22 850 20 900 20 950 20 1000 20 1050 20 1100 20 5 Notas Técnicas de Prevención 40 0 45 0 50 0 55 0 60 0 65 0 70 0 75 0 80 0 85 0 90 0 30 10 10 Longitud de onda λ (nm) 𝜏𝜏( λ) % Gráfica 3.
Curva de la transmisión espectral del filtro 2 Tabla 7.
Cálculos para obtener el FPF (filtro 2) l (nm) E(l) W/ m2nm 𝜏(l) Filtro 2 R(l) E(l)∙R(l)∙𝜏(l) W/m2 400 0 0,06 1 0 450 160 0,085 9,4 127,84 500 350 0,1 1 35 550 310 0,1 1 31 600 240 0,1 1 24 650 160 0,12 1 19,2 700 96 0,19 1 18,24 750 60 0,21 0,794 10,0044 800 30 0,22 0,63 4,158 850 20 0,2 0,501 2,004 900 16 0,2 0,398 1,2736 950 10 0,2 0,316 0,632 1000 10 0,2 0,251 0,502 1050 10 0,2 0,2 0,4 1100 10 0,2 0,2 0,4 1150 10 0,2 0,2 0,4 ∑=275 El factor de protección que ofrece el filtro 2, viene dado por la siguiente expresión: ∑ ∑ λ λ λ λ τ λ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) = ⋅ ⋅ ⋅ FPF E R E R  R 380 1400 380 1400 = =FPF 2755 275 10R Supongamos un filtro 3 con la siguiente transmisión espectral: Tabla 8.
Transmitancia espectral filtro 3 Longitud de onda Filtro 3 (𝜏%) 400 0 450 1 500 17 550 14 600 12 650 14 700 10 750 5 800 2 850 2 900 1 950 1 1000 1 1050 1 1100 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 30 50 10 10 Longitud de onda λ (nm) 𝜏𝜏( λ) % Gráfica 4.
Curva de la transmisión espectral del filtro 3 Tabla 9.
Cálculos para obtener el FPF (filtro 3) l (nm) E(l) W/ m2nm 𝜏(l) Filtro 3 R(l) E(l)∙R(l)∙𝜏(l) W/m2 400 0 0 1 0 450 160 0,01 9,4 15,04 500 350 0,17 1 59,5 550 310 0,14 1 43,4 600 240 0,12 1 28,8 650 160 0,14 1 22,4 700 96 0,10 1 9,6 750 60 0,05 0,794 2,382 800 30 0,02 0,63 0,378 850 20 0,02 0,501 0,2004 900 16 0,01 0,398 0,06368 950 10 0,01 0,316 0,0316 1000 10 0,01 0,251 0,0251 1050 10 0,01 0,2 0,02 1100 10 0,01 0,2 0,02 1150 10 0,01 0,2 0,02 ∑=182 El factor de protección que ofrece el filtro 3, viene dado por la siguiente expresión: = =FPF 2755 182 15R ∑ ∑ λ λ λ λ τ λ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) = ⋅ ⋅ ⋅ FPF E R E R  R 380 1400 380 1400 En resumen, se obtienen los siguientes FPF para los filtros estudiados: Tabla 10.
FPF obtenido para cada filtro estudiado FPF (filtro 1)R FPF (filtro 2)R FPF (filtro 3)R 2 10 15 6 Notas Técnicas de Prevención De los filtros estudiados el más idóneo es el filtro 2, ya que tiene un FPFR igual al Iriesgo asociado al riesgo de quemaduras en la retina (VLE-4).
El filtro 1 no ofrece una protección suficiente, y con el filtro 3 se estaría sobreprotegiendo al trabajador, lo cual puede suponer un riesgo si el filtro impide que el trabajador pueda ver la realización de la tarea.
BIBLIOGRAFÍA INSTITUTO NACIONAL DE SEGURIDAD E HIGIENE EN EL TRABAJO FDN 17.
Selección de pantallas faciales y gafas de protección.
INSHT. 2009 INSTITUTO NACIONAL DE SEGURIDAD E HIGIENE EN EL TRABAJO Guía Técnica para la evaluación y prevención de los riesgos relacionados con las radiaciones ópticas artificiales.
INSHT. 2015 ISO 12609-1:2013 Eyewear for protection against intense light sources use don humans and animals for cosmetic and medical applications.
Part 1.
Specifications for products ISO 12609-2:2013 Eyewear for protection against intense light sources used on humans and animals for cosmetic and medical applications.
Part 2.
Guidance for use Reservados todos los derechos.
Se autoriza su reproducción sin ánimo de lucro citando la fuente: INSHT, nº NTP, año y título.
NIPO: 272-15-025-5