Este documento resume los aspectos de seguridad en un laboratorio de comunicaciones ópticas. Explica los parámetros de las fuentes de luz como la intensidad, longitud de onda y directividad, y sus efectos en el organismo, especialmente en la piel y el ojo. Detalla la normativa de seguridad, los niveles de exposición segura, la clasificación de productos en 4 clases y las medidas preventivas requeridas para cada clase. Finalmente, aborda la seguridad de los sistemas de fibra óptica.

1. Aspectos de seguridad en el Laboratorio de Comunicaciones Ópticas

2. Introducción

3. ¡No hacer tonterías en el laboratorio!  Introducción

4. Introducción

5. 1. Conocer los riesgos 2. Prevenir 3. No hacer tonterías Introducción

6. Objetivos del seminario Conocer aspectos de las fuentes de luz y los efectos sobre el organismo para determinar, con ayuda de la normativa, si una fuente de luz es peligrosa          y si lo es ... cuáles son las medidas preventivas particularizando en los sistemas de C.O. y especialmente, en nuestro laboratorio Objetivos

7. Un objetivo último: Conocer los riesgos y tomar las precauciones necesarias para que no ocurra ningún accidente Introducción

8. 1. Parámetros de las fuentes de luz  Parámetros de las fuentes de luz

9. Se necesita una evaluación global “ Intensidad” Long. de onda Directividad Duración  Parámetros de las fuentes de luz

10. “ Intensidad” Unidades fotométricas  respuesta subjetiva Unidades radiométricas Flujo Radiante o Potencia “P” [W] Energía “E” [J]  [W ·s] Irradiancia o Intensidad “I” [W/m 2 ] Exposición Radiante “H” [J/m 2 ]  [W ·s/m 2 ] ó Nivel de Exposición ¡más interesante!  Parámetros de las fuentes de luz

11. Longitud de Onda ¡La interacción luz-materia es fuertemente dependiente de la longitud de onda!  Parámetros de las fuentes de luz

12. Directividad Fuentes difusas  Parámetros de las fuentes de luz

13. Directividad Fuentes puntuales Lambertianas (LED) No Lambertianas (DL) I(  )=I 0 ·cos(  )  I(  )=I 0 ·cos n (  )   Parámetros de las fuentes de luz

14. Directividad Fuentes colimadas  Parámetros de las fuentes de luz

15. Importancia de la directividad  Parámetros de las fuentes de luz ¿Puede una lente focalizar la luz fuertemente? ¿La luz capturada por la lente disminuye con la distancia? Difusas   Puntuales   Colimadas  

16. Duración de la emisión Continua Modulada Pulsada t P(t) t P(t) P 0 t P(t) P 0  Parámetros de las fuentes de luz

17. Evaluación global Estufa de infrarrojos Láser industrial P ~ KW P ~ KW  Parámetros de las fuentes de luz

18. Evaluación global Puntero nº 1 2€  =670nm P=5mW Puntero nº 2 90€  =635nm P=1mW  Parámetros de las fuentes de luz

19. 2. Efectos sobre el organismo  Efectos sobre el organismo

20. Efectos sobre el Organismo Radiación Reflexión de Fresnel Reflexión de Fresnel Absorción y dispersión Absorción y dispersión  Parámetros de las fuentes de luz

21. Efecto Térmico La radiación absorbida se transforma en calor, elevando la temperatura La elevación de la temperatura depende de: Nivel de exposición Reflexión, dispersión y absorción del tejido Conducción térmica al medio circundante  Parámetros de las fuentes de luz

22. Efecto Foto-acústico Pulsos estrechos de gran intensidad No hay difusión de calor  elevación brusca de la temperatura  evaporación del agua + El campo eléctrico llega a los valores presentes en los enlaces de las moléculas  “ruptura” del medio  formación de gas ionizado (plasma) = Onda de presión  disgregación del tejido  Parámetros de las fuentes de luz

23. Efecto Fotoquímico Disgregación de los enlaces con radiación de baja intensidad si: Energía de cada fotón Energía de los enlaces C-H  3,5eV (  =350nm) O-H  4,5eV (  =276nm) C-C  5,0eV (  =248nm) C-H  7,9eV (  =157nm) ¡Longitudes de onda cortas! ¡y acumulativo! =  Parámetros de las fuentes de luz

24. Tejidos más Afectados  Parámetros de las fuentes de luz

25. 3. La piel y el ojo  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

26. El Ojo  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz C ó r n e a N e r v i o Ó p t i c o C r i s t a l i n o I r i s R e t i n a C o r o i d e

27. Absorción de la luz en el ojo UV-C UV-A y UV-B VISIBLE e IR-A IR-B IR-C VIS + IR-A: ¡más peligrosas!  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

28. El iris Pupila: Diámetro 2..7mm Se cierra en 20ms Iris: ¡Opaco al visible únicamente!  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

29. La Retina Fóvea/Mácula: Diámetro 0,3mm 6M de Conos Punto ciego/Disco óptico: Entrada de nervios y vasos  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

30. Daños en la Retina E f e c t o t é r m i c o Daño inmediato  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz 1 0 c m 1 c m 1 m m 1 0 0  m 1 0  m T a m a ñ o d e i m a g e n e n l a r e t i n a I r r a d i a n c i a e n l a r e t i n a [ W / c m 2 ] 1 0 - 1 0 1 0 - 9 1 0 - 8 1 0 - 7 1 0 - 6 1 0 - 5 1 0 - 4 1 0 - 3 1 0 - 2 1 0 - 1 1 0 0 1 0 4 1 0 3 1 0 2 1 0 1 1 0 5 1 0 6 D i á m e t r o d e l a p u p i l a [ m m ] 7 6 5 4 3 2 L u z d e d í a E f e c t o f o t o q u í m i c o V e l a B o m b i l l a F l u o r e s c e n t e B e n g a l a T a m a ñ o m í m i m o L E D S o l L a s e r 1 m W L a s e r 1 W

31. Daños en la Retina  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

32. Pérdida de visión Ojo sano  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

33. Pérdida de visión Daño en la córnea o el cristalino  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

34. Pérdida de visión Daño en la periferia de la retina  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

35. Pérdida de visión Daño en la fóvea  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

36. Pérdida de visión Daño en el nervio óptico  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

37. La Piel Epidermis Dermis Capa Subcutánea  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

38. La Piel Daño por efecto térmico difícil Sólo con fuentes colimadas muy intensas Efecto foto-químico UV-C: capas externas de la epidermis UV-B: ¡peligroso! UV-A: lo absorbe la melanina  La piel y el ojo, órganos más afectados por la luz

40. 4. Normativa de seguridad  Normativa de seguridad

41. Normativa de Seguridad ANSI Z.136 (1973) IEC-825 (1993) UNE-EN 60825 (1996)  Normativa de seguridad

42. Norma fundamental EN 60825- 1 :1996 (rev. A2, 2002) “Seguridad de los productos láser , parte 1: clasificación del equipo, requisitos y guía de seguridad” Enfocada a láseres de laboratorio

43. Otras normas 60825- 2 :1996 (rev. A2, 2005) “Seguridad de los sistemas de comunicación por fibra óptica ” 60825- 3 :1995 “Guía para espectáculos láser” 60825- 8 :1999 “Guía para el uso seguro de equipamiento láser de uso médicos ” 60825- 12 :2005 “Seguridad de sistemas de comunicaciones de espacio libre ”  Normativa de seguridad

44. Objetivos de las normas Proteger a equipos y personas Definir los niveles de exposición seguros Establecer una clasificación estándar Proponer las medidas preventivas a tomar por: El fabricante El usuario Proteger ante otros riesgos  Normativa de seguridad

45. 5. Niveles de exposición seguros  Niveles de exposición seguros

46. Concepto de EMP Exposición Máxima Permisible ( EMP ): “Nivel de radiación al que las personas pueden ser expuestas en circunstancias normales, sin sufrir efectos adversos”  t  EMP PIEL EMP OJO [W ·s/m 2 ]  Niveles de exposición seguros

47. Tablas de EMP  Niveles de exposición seguros

48. Otros conceptos Zona Nominal de Riesgo Ocular ( ZNRO ): “Zona alrededor de la fuente en la que la radiación supera la EMP para el ojo” Puede estar delimitada o no ¡Sólo hay que tomar medidas de precaución dentro de la ZNRO!  Niveles de exposición seguros

49. Otros conceptos Distancia Nominal de Riesgo Ocular ( DNRO ): “Distancia de la fuente a la que se alcanza la EMP” H 1 H 2 H 3 DNRO pequeña H 1 DNRO grande H 1 H 1  Niveles de exposición seguros

50. 6. Clasificación de productos  Clasificación de productos

51. Objetivo fundamental “ Informar al usuario de la peligrosidad” Producto seguro  Clase 1 Producto seguro pq es visible  Clase 2 Producto peligroso para el ojo  Clase 3 Peligroso incluso para la piel  Clase 4  Clasificación de productos

52. Necesidad de subclases Clases demasiado amplias Posibilidad de usar instrumentos ópticos DL 700nm 4mW DL 980nm 400mW Clase 3  Clasificación de productos

53. Necesidad de revisiones Nuevos dispositivos: Diodos láser, LEDs de alto brillo, ... Nuevos usos: Medicina, espectáculos, ... Nuevos datos y estadísticas Unificación de las normas ANSI y IEC Excesivamente pesimista y restrictivo …  Clasificación de productos

54. Concepto de LEA Limite de Emisión Accesible ( LEA ): “el nivel máximo de emisión que define una determinada clase” H>LEA 1 Clase 1 SI H>LEA 2 Clase 2 SI H>LEA 3 Clase 3 SI Clase 4 NO NO NO  Clasificación de productos

55. Clase 1 No peligrosos (en condiciones normales de operación) Subclase 1M: “Seguros, salvo que se utilicen instrumentos ópticos ”  Clasificación de productos

56. Clase 2 Fuentes intensas en el visible  Actúan mecanismo de protección Reflejo parpebral Reacción de aversión No peligrosos por esta circunstancia Subclase 2M Exposición máxima de 0,25s  Clasificación de productos

57. Clase 3 Peligrosos para el ojo Subclase 3R (“ R educida”): Daño improbable  Medidas más relajadas Subclase 3B : Peligrosos para el ojo en cualquier circunstancia ¡Reflexiones especulares también!  Clasificación de productos

58. Clase 4 Peligrosos para la piel y el ojo ¡Reflejos difusos (en paredes) también!  Clasificación de productos

59. Nivel de peligrosidad 1 1M 2 2M 3R 3B 4  Clasificación de productos

60. 7. Medidas preventivas  Medidas preventivas

61. Medidas preventivas Requisitos mínimos de seguridad Etiquetado Medidas de control FABRICANTE USUARIO  Medidas preventivas

62. Clase 1 Etiquetado 1M  Medidas preventivas

63. Clase 2 Etiquetado 2M  Medidas preventivas

64. Clase 3R Obturador de haz y aviso de emisión Responsable de seguridad Formación Gafas de protección recomendadas  Medidas preventivas

65. Clase 3B Obturador de haz y aviso de emisión, encendido remoto con llave Formación obligatoria Gafas de protección obligatorias  Medidas preventivas

66. Gafas de protección ¡Específicas para cada fuente de luz!  Medidas preventivas

67. Gafas de protección Es obligatorio especificar sus características: Longitudes de onda que atenúa Tipo de fuente (continua, pulsada, …) Grado de protección (atenuación): L1 = OD1  x10 1 (10dB) L2 = OD2  x10 2 (20dB) L3 = OD3  x10 3 (30dB) …  Medidas preventivas

68. Clase 4 Acceso restringido a la instalación Entrenamiento obligatorio Cortinas y pantallas para controlar el haz Materiales ignífugos …  Medidas preventivas

69. 8. Seguridad de los sistemas por fibra óptica  Seguridad de los sistemas por fibra óptica

70. ¿Son siempre seguros? En condiciones normales de operación la luz no escapa de la fibra óptica Son de clase 1 NO PELIGROSOS ¿?  Seguridad de los sistemas por fibra óptica

71. Emisión desde la F.O. Fuente puntual Divergente (AN=0,11   =6,3º)  =1ª, 2ª y 3ª ventana ¡DNRO pequeña!  Seguridad de los sistemas por fibra óptica

72. Normativa específica Mantenimiento y reparación: ¡RIESGO! Diferentes tipos de instalaciones: Públicas Restringidas Controladas Sistemas de Reducción Automática de Potencia ( RAP ) Aspectos de fiabilidad } Diferentes medidas  Seguridad de los sistemas por fibra óptica

73. Análisis de Fiabilidad Objetivo: asegurar que la probabilidad de un fallo que haga al sistema peligroso es menor de 500 FITs (=5 HITs) Procedimiento: UNE-EN 20812:1995 “Técnicas de análisis de la fiabilidad de sistemas. Procedimiento de análisis de los modos de fallo y de sus efectos (AMFE)” Subsistema crítico: driver del láser  Seguridad de los sistemas por fibra óptica

74. Análisis de Fiabilidad Procedimiento Tasa de fallos de cada componente (  ) [FIT] Porcentaje de cada tipo de fallo (  ) [%] ¿Produce el fallo radiación peligrosa? (  ) [0..1]  Seguridad de los sistemas por fibra óptica Vcc SLD Tr R R C Señal de modulación Polarización

75. 9. Seguridad en el Laboratorio  Seguridad en el laboratorio

76. Láseres de HeNe Láser de gas,  =632,8nm (rojo), colimado, P=5mW Clase 3B  Seguridad en el laboratorio DNRO muy grande: control del haz Gafas obligatorias No se usa en la asignatura

77. OTDR práctica 1 Instrumento que emite pulsos de luz @ 1310/1550nm Clase 3A  Seguridad en el laboratorio DNRO reducida: ¡no acercar la fibra al ojo!

78. Tx CATV práctica 5 Transmisor de fibra óptica,  =1310nm, salida en fibra, P=20mW Clase 3B  Seguridad en el laboratorio DNRO reducida: ¡no acercar la fibra al ojo!

79. Tx práctica 2 Transmisor con diodo láser ML976,  =1550nm, P=6mW, divergencia ~ 25º Clase 3R  Seguridad en el laboratorio DNRO reducida: ¡no acercar el ojo!

80. Tx práctica 2 Transmisor con diodo láser ML720,  =1310nm, P=10mW, divergencia ~ 25º  Seguridad en el laboratorio Clase 3B DNRO reducida: ¡no acercar el ojo!

81. Tx práctica 2 Transmisor con diodo láser QFDL-1300-2SM ,  =1310nm, P=2mW, salida en fibra Clase 3R  Seguridad en el laboratorio DNRO reducida: ¡no acercar el ojo!

82. Tx prácticas 3, 6 y 7 Múltiples fuentes LED y Láser  Seguridad en el laboratorio DNRO reducida: ¡no acercar el ojo!

83. La ZNRO puede ser TODO el laboratorio  Seguridad en el laboratorio

85. Resumen y conclusiones Resumen y conclusiones

86. Sabiendo ya que existe un riesgo , tomar las precauciones necesarias para que no ocurra ningún accidente Resumen y conclusiones