Los peligros de los láseres pueden separarse en dos categorías generales: peligros relacionados con el rayo para los ojos y la piel y peligros no relacionados con el rayo, como los peligros eléctricos y químicos.

Peligros relacionados con el rayo

Los dispositivos láser mal utilizados son potencialmente peligrosos. Los efectos pueden ir desde quemaduras leves en la piel hasta lesiones irreversibles en la piel y los ojos. Los daños biológicos causados por los láseres se producen a través de procesos térmicos, acústicos y fotoquímicos.

Los efectos térmicos se producen por un aumento de la temperatura tras la absorción de la energía láser. La gravedad del daño depende de varios factores, como la duración de la exposición, la longitud de onda del rayo, la energía del rayo y la zona y el tipo de tejido expuesto al rayo.

Los efectos acústicos son el resultado de una onda de choque mecánica, que se propaga a través del tejido y que acaba dañándolo. Esto sucede cuando el rayo láser provoca la vaporización localizada del tejido, causando la onda de choque análoga a las ondas en el agua por el lanzamiento de una piedra en un estanque.

La exposición al rayo también puede causar efectos fotoquímicos cuando los fotones interactúan con las células del tejido. Un cambio en la química celular puede provocar daños o cambios en el tejido. Los efectos fotoquímicos dependen en gran medida de la longitud de onda. La tabla 2 resume los probables efectos biológicos de la exposición de los ojos y la piel a diferentes longitudes de onda.

Fotobiológico
Dominio espectral		 Ojo Piel

Ultravioleta C

(200 nm – 280 nm)

Fotoqueratitis

Eritema (quemadura solar)
Cáncer de piel
Envejecimiento acelerado de la piel

Ultravioleta B

(280 nm – 315 nm)

Fotoqueratitis

Aumento de la pigmentación

Ultravioleta A

(315 nm – 400 nm)

Catarata fotoquímica

Oscurecimiento del pigmento
Quemadura de la piel

Visible

(400 nm – 780 nm)

Lesión fotoquímica y térmica de la retina

Oscurecimiento del pigmento
Reacciones fotosensibles
Quemadura de la piel

Infrarrojo A

(780 nm – 1400 nm)

Quemadura de cataratas y retina

Quemadura de piel

Infrarrojo B

(1.4 mm – 3,0 mm)

Quemadura de la córnea, brote acuoso, catarata

Quemadura de la piel

Infrarrojo C

(3.0 mm – 1000 mm)

Sólo quemadura corneal

Quemadura en la piel

Tipos de exposición al rayo (arriba)

La exposición al rayo láser no se limita a la exposición directa. Especialmente en el caso de los láseres de alta potencia, la exposición a las reflexiones del rayo puede ser tan perjudicial como la exposición al rayo primario.

La exposición dentro del rayo significa que el ojo o la piel están expuestos directamente a todo o parte del rayo láser. El ojo o la piel están expuestos a toda la irradiancia o exposición radiante posible.

Los reflejos especulares de las superficies de los espejos pueden ser casi tan perjudiciales como la exposición al haz directo, especialmente si la superficie es plana. Las superficies curvadas en forma de espejo ampliarán el haz de manera que, aunque el ojo o la piel expuestos no absorban todo el impacto del haz, existe una zona más amplia para la posible exposición.

Una superficie difusa es una superficie que reflejará el haz láser en muchas direcciones. Las superficies tipo espejo que no son completamente planas, como las joyas o las herramientas metálicas, pueden causar reflejos difusos del rayo. Estos reflejos no transportan toda la potencia o energía del rayo primario, pero aún así pueden ser perjudiciales, especialmente para los láseres de alta potencia. Los reflejos difusos de los láseres de clase 4 son capaces de iniciar incendios.

El hecho de que una superficie sea un reflector difuso o un reflector especular dependerá de la longitud de onda del haz. Una superficie que sería un reflector difuso para un láser visible puede ser un reflector especular para un rayo láser infrarrojo.

Ojo (arriba)

El mayor peligro de la luz láser son los riesgos de los rayos que entran en el ojo. El ojo es el órgano más sensible a la luz. Al igual que una lupa puede utilizarse para enfocar el sol y quemar la madera, la lente del ojo humano enfoca el rayo láser en un punto diminuto que puede quemar la retina. Un rayo láser con baja divergencia que entre en el ojo puede enfocarse hasta un área de 10 a 20 micras de diámetro.

Las leyes de la termodinámica no limitan la potencia de los láseres. La segunda ley establece que la temperatura de una superficie calentada por un haz de una fuente de radiación térmica no puede superar la temperatura del haz fuente. El láser es una fuente no térmica y es capaz de generar temperaturas muy superiores a las suyas. Un láser de 30 mW operando a temperatura ambiente es capaz de producir suficiente energía (cuando se enfoca) para quemar instantáneamente el papel.

Por la ley de la conservación de la energía, la densidad de energía (medida de la energía por unidad de área) del rayo láser aumenta a medida que el tamaño del punto disminuye. Esto significa que la energía de un rayo láser puede intensificarse hasta 100.000 veces por la acción de enfoque del ojo. Si la irradiación que entra en el ojo es de 1 mW/cm2, la irradiación en la retina será de 100 W/cm2. Por lo tanto, incluso un láser de baja potencia en el rango de los milivatios puede causar una quemadura si se enfoca directamente sobre la retina.

Nunca apunte con un láser a los ojos de alguien por muy baja que sea la potencia del láser.

Estructura del ojo (arriba)

El daño al ojo depende de la longitud de onda del rayo. Para comprender los posibles efectos sobre la salud, es importante entender las funciones de las principales partes del ojo humano.

La córnea es la capa de tejido transparente que cubre el ojo. Los daños en la córnea externa pueden ser incómodos (como una sensación de arenilla) o dolorosos, pero suelen curarse rápidamente. Los daños en las capas más profundas de la córnea pueden causar lesiones permanentes.

Sección transversal del ojo humano

El cristalino enfoca la luz para formar imágenes en la retina. Con el tiempo, el cristalino se vuelve menos flexible, lo que dificulta el enfoque de los objetos cercanos. Con la edad, el cristalino también se enturbia y acaba opacificándose. Esto se conoce como catarata. Todos los cristalinos acaban desarrollando cataratas.

La parte del ojo que proporciona la visión más aguda es la fóvea central (también llamada mácula lútea). Se trata de una zona relativamente pequeña de la retina (del 3 al 4%) que proporciona la visión más detallada y aguda, así como la percepción del color. Por eso los ojos se mueven cuando se lee o cuando se mira algo; la imagen tiene que estar enfocada en la fóvea para una percepción detallada. El resto de la retina puede percibir la luz y el movimiento, pero no las imágenes detalladas (visión periférica).

Si se produce una quemadura por láser en la fóvea, la mayor parte de la visión fina (de lectura y de trabajo) puede perderse en un instante. Si una quemadura por láser se produce en la visión periférica, puede producir poco o ningún efecto en la visión fina. Las quemaduras repetidas en la retina pueden provocar ceguera.

Afortunadamente, el ojo tiene un mecanismo de autodefensa: el parpadeo o la respuesta de aversión. Cuando una luz brillante incide en el ojo, éste tiende a parpadear o a apartarse de la fuente de luz (aversión) en un cuarto de segundo. Esto puede defender al ojo del daño cuando se trata de láseres de baja potencia, pero no puede ayudar cuando se trata de láseres de alta potencia. Con los láseres de alta potencia, el daño puede producirse en menos de un cuarto de segundo.

Los síntomas de una quemadura láser en el ojo incluyen dolor de cabeza poco después de la exposición, lagrimeo excesivo de los ojos y aparición repentina de moscas volantes en la visión. Las moscas volantes son esas distorsiones en forma de remolino que se producen aleatoriamente en la visión normal, sobre todo después de un parpadeo o cuando los ojos han estado cerrados durante un par de segundos. Las moscas volantes están causadas por tejidos celulares muertos que se desprenden de la retina y la coroides y flotan en el humor vítreo. Los oftalmólogos suelen descartar las lesiones menores por láser como moscas volantes debido a la gran dificultad de detectar las lesiones menores en la retina. Las quemaduras corneales leves provocan una sensación de arenilla, como de arena en el ojo.

Varios factores determinan el grado de lesión del ojo por la luz láser:

  • Tamaño de la pupila: la reducción del diámetro de la pupila disminuye la cantidad de energía total entregada a la superficie de la retina. El tamaño de la pupila oscila entre un diámetro de 2 mm con luz solar brillante y un diámetro de 8 mm en la oscuridad (visión nocturna).

  • Grado de pigmentación – Un mayor número de pigmentos (melanina) provoca una mayor absorción de calor.

  • Tamaño de la imagen de la retina – Cuanto mayor sea el tamaño, mayor será el daño, ya que se debe alcanzar el equilibrio de temperatura para producir el daño. La velocidad de formación del equilibrio viene determinada por el tamaño de la imagen.

  • Duración del pulso – Cuanto más corto sea el tiempo (ns frente a ms), mayor será la posibilidad de lesión.

  • Tasa de repetición del pulso – Cuanto más rápida sea la tasa, menor será la posibilidad de disipación de calor y recuperación.

  • Longitud de onda – determina dónde se deposita la energía y cuánta atraviesa los medios oculares.

Sitio de absorción del ojo frente a la longitud de onda (arriba)

La longitud de onda determina dónde se absorbe la energía del láser en el ojo.

Fuente: Sliney & Wolbarsht, Safety with Lasers and Other Optical Sources, Plenum Press, 1980

Los láseres en el rango visible e infrarrojo cercano del espectro tienen el mayor potencial de lesión en la retina, ya que la córnea y el cristalino son transparentes a esas longitudes de onda y el cristalino puede enfocar la energía láser en la retina. La máxima absorción de energía láser en la retina se produce en el rango de 400 a 550 nm. Los láseres de argón y YAG operan en este rango, lo que los convierte en los láseres más peligrosos con respecto a las lesiones oculares. Las longitudes de onda inferiores a 550 nm pueden causar una lesión fotoquímica similar a las quemaduras solares. Los efectos fotoquímicos son acumulativos y resultan de exposiciones prolongadas (más de 10 segundos) a la luz difusa o dispersa. La tabla 3 resume los efectos más probables de la sobreexposición a varios láseres de uso común.

Piel (arriba)

Los láseres pueden dañar la piel mediante quemaduras fotoquímicas o térmicas. Dependiendo de la longitud de onda, el rayo puede penetrar tanto en la epidermis como en la dermis. La epidermis es la capa viva más externa de la piel. Los rayos ultravioleta lejanos y medios (los UV actínicos) son absorbidos por la epidermis. Una quemadura solar (enrojecimiento y formación de ampollas) puede ser el resultado de una exposición de corta duración al rayo. La exposición a los rayos UV también se asocia con un mayor riesgo de desarrollar cáncer de piel y envejecimiento prematuro (arrugas, etc.) de la piel.

Las quemaduras térmicas en la piel son poco frecuentes. Suelen requerir la exposición a haces de alta energía durante un periodo de tiempo prolongado. Los láseres de dióxido de carbono y otros láseres infrarrojos son los más comúnmente asociados a las quemaduras térmicas, ya que este rango de longitud de onda puede penetrar profundamente en el tejido de la piel. La quemadura resultante puede ser de primer grado (enrojecimiento), de segundo grado (ampollas) o de tercer grado (carbonización).

Algunas personas son fotosensibles o pueden estar tomando medicamentos recetados que inducen la fotosensibilidad. Debe prestarse especial atención al efecto de estos fármacos (recetados), incluidos algunos antibióticos y fungicidas, en el individuo que toma la medicación y trabaja con o cerca de láseres.

Peligros no relacionados con el rayo (arriba)

Además de los peligros directamente asociados a la exposición al rayo, pueden producirse peligros secundarios por cilindros de gas comprimido, materiales criogénicos y tóxicos, radiaciones ionizantes y descargas eléctricas.

Peligros eléctricos (arriba)

El uso de láseres o sistemas láser puede presentar un peligro de descarga eléctrica. Esto puede ocurrir por el contacto con conductores expuestos de utilización de energía eléctrica, control de dispositivos y suministro de energía que operan a potenciales de 50 voltios o más. Estas exposiciones pueden producirse durante la puesta en marcha o la instalación, el mantenimiento y el servicio de los láseres, donde a menudo se retiran las cubiertas protectoras de los equipos para permitir el acceso a los componentes activos, tal como se requiere para esas actividades. El efecto puede ir desde un pequeño cosquilleo hasta una lesión personal grave o la muerte. La protección contra el contacto accidental con conductores energizados por medio de un sistema de barrera es la metodología principal para prevenir las descargas eléctricas.

La Administración Federal de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA), el Código Eléctrico Nacional y los reglamentos estatales y locales relacionados imponen requisitos adicionales de seguridad eléctrica a los dispositivos y sistemas láser y a quienes trabajan con ellos. Las personas que reparan o mantienen los láseres pueden necesitar una formación especializada en prácticas de trabajo relacionadas con la seguridad eléctrica. Póngase en contacto con el Ingeniero de Seguridad de la Universidad en el 258-5294 para una inspección de seguridad eléctrica y/o la formación requerida.

Otro peligro particular es que los suministros eléctricos de alto voltaje y los condensadores para los láseres a menudo se encuentran cerca de las bombas de agua de refrigeración, líneas, filtros, etc. En caso de derrame o rotura de mangueras, puede producirse una situación extremadamente peligrosa. En épocas de alta humedad, el sobreenfriamiento puede conducir a la condensación, que puede tener efectos similares. En la Universidad de Princeton se produjo un accidente potencialmente letal cuando un estudiante graduado abrió un láser para limpiar la condensación de un tubo.

Las siguientes son recomendaciones para prevenir las descargas eléctricas en los láseres de todas las clasificaciones:

  • Todo el equipo debe instalarse de acuerdo con la OSHA y el Código Eléctrico Nacional.
  • Todo el equipo eléctrico debe tratarse como si estuviera «vivo».
  • Debe evitarse trabajar con circuitos vivos o cerca de ellos. Siempre que sea posible, desenchufe el equipo antes de trabajar en él.
  • Se debe utilizar un «sistema de compañeros» cuando sea necesario trabajar en equipos eléctricos con tensión, especialmente después de las horas normales de trabajo o en zonas aisladas. Lo ideal es que la persona tenga conocimientos de primeros auxilios y RCP.
  • No se deben llevar anillos ni pulseras metálicas, ni utilizar bolígrafos, lápices o reglas metálicas mientras se trabaja con equipos eléctricos.
  • Los circuitos vivos deben trabajarse con una sola mano, cuando sea posible hacerlo.
  • Cuando se trabaje con equipos eléctricos, sólo se deben utilizar herramientas con mangos aislados.
  • Los equipos eléctricos que al tocarlos den la más mínima percepción de corriente deben ser retirados del servicio, etiquetados y reparados antes de volver a utilizarlos.
  • Cuando se trabaje con altas tensiones, se debe considerar que el suelo es conductor y está conectado a tierra, a menos que se esté sobre una estera seca convenientemente aislada que se utilice normalmente para trabajos eléctricos.
  • No se debe trabajar con equipos eléctricos vivos cuando se está de pie sobre un suelo mojado, o cuando las manos, los pies o el cuerpo están mojados o transpirados.
  • No emprenda actividades peligrosas cuando esté realmente fatigado, emocionalmente estresado o bajo la influencia de medicamentos que entorpezcan o ralenticen los procesos mentales y de reflejos.
  • Siga los procedimientos de bloqueo/etiquetado cuando trabaje con equipos cableados.

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