La radiación ultravioleta es ampliamente utilizada en numerosas aplicaciones en entornos industriales, comerciales y sanitarios, principalmente en procesos de curado, desinfección, envejecimiento e inspección. Un control de la radiación UV en estos procesos es fundamental para asegurar su eficacia y también para analizar los riesgos derivados de su uso. La medición precisa de estas fuentes de radiación requiere el uso de equipos de medida específicos y una calibración adecuada de estos.
Usos de la radiación UV
Actualmente disponemos de tecnología que nos permite producir radiación ultravioleta de banda ancha en todo su espectro UVC – UVB – UVA, o bien en zonas específicas del mismo, dependiendo de los requisitos de cada aplicación, y es usada en una amplia gama de industrias en todo el mundo.
Rango espectral de la radiación ultravioleta A, B y C
Algunos de los usos más comunes de la radiación UV son:
Curado UV. En muchas aplicaciones de fabricación la radiación UV es usada para el curado de adhesivos, resinas, revestimientos, fibra de vidrio, pinturas e imprimaciones. En los últimos años, el curado de materiales con luz UV, un proceso de polimerización fotoquímica, ha experimentado un rápido crecimiento y figura entre las tecnologías de materiales más interesantes y versátiles.
Fototerapia. La radiación UVB-UVA se emplea como tratamiento para una serie de enfermedades de la piel, como el acné, el vitíligo, la psoriasis, el eccema, así como otras afecciones como la deficiencia de vitamina D.
Desinfección. La radiación UVC ha demostrado tener un potente efecto germicida y lleva utilizándose desde hace años para la desactivación del ADN de bacterias, virus y otros patógenos en el agua y en el aire, consiguiendo así su esterilización y desinfección. Su uso es ampliamente extendido en plantas de potabilización de agua y en procesos de desinfección de alimentos, bebidas y envases médicos.
También es utilizada para disminuir la transmisión de infecciones por vía aérea dentro de entornos cerrados.
Envejecimiento de materiales. La mayoría de los productos que se utilizan en la vida cotidiana están expuestos a la luz solar, que con el tiempo los degrada y altera sus propiedades. Esto afecta a todo tipo de materiales y bienes manufacturados, como pinturas, recubrimientos, adhesivos, tintas, plásticos, textiles, productos de cosmética y farmacia, alimentos y bebidas. Diversas fuentes de radiación ultravioleta se utilizan en una amplia gama de aplicaciones para simular el envejecimiento producido por el sol y analizar cómo afecta a las propiedades de los productos.
Inspección. La luz negra (UVA 365 nm) es ampliamente utilizada en procesos de inspección industrial, como por ejemplo inspección de soldaduras, detección de grietas y de defectos en materiales, detección de fugas de fluidos, inspección de frutas, y detección de contaminantes. También se utiliza para la autentificación de monedas, documentos y obras de arte.
Bronceado. Las cámaras de bronceado incorporan lámparas UVA para producir el bronceado de la piel de una forma controlada.
Riesgos asociados al uso de la radiación UV
La radiación ultravioleta tiene una capacidad baja de penetración en los tejidos del cuerpo humano, por lo tanto, los efectos biológicos que pueden ser afectados se limitan principalmente a la piel y los ojos. Los efectos biológicos pueden dividirse en efectos agudos que ocurren rápidamente como eritema, fotoconjuntivitis y fotoqueratitis, y en efectos crónicos que ocurren como resultado de exposiciones prolongadas y repetidas durante mucho tiempo, como envejecimiento prematuro de la piel, cáncer de piel y cataratas. Se debe evitar la exposición a esta radiación confinando el proceso o bien empleando elementos de protección cuando se deben realizar trabajos u operaciones de mantenimiento estando expuestos a esta radiación.
La Directiva 2006/25/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 5 de abril de 2006 sobre las disposiciones mínimas de seguridad y de salud relativas a la exposición de los trabajadores a riesgos derivados de los agentes físicos (radiaciones ópticas artificiales), establece los valores límite de exposición (VLE) definidos por la Comisión Internacional sobre Protección contra la Radiación No Ionizante (ICNIRP).
Los VLE son límites de la exposición a la radiación óptica basados directamente en los efectos comprobados sobre la salud y en consideraciones biológicas. El cumplimiento de estos límites garantiza que los trabajadores expuestos a fuentes artificiales de radiación óptica estén protegidos contra todos los efectos nocivos para la salud que se conocen.
Para evaluar el nivel de riesgo de personas expuestas a la radiación ultravioleta (de fuentes artificiales), se deben determinar los niveles personales de exposición y compararlos con los VLE definidos.
Tabla 1: Valores límites de exposición para las radiaciones ópticas incoherentes
Normativa vigente
Existen varias normas que nos indican cómo evaluar y categorizar los productos que utilizan radiación UV, algunas son de carácter general y otras son específicas para determinadas aplicaciones o productos. También existen normas para evaluar el riesgo que pueda haber en los lugares de trabajo donde se usa la radiación UV y para establecer medidas de protección cuando sean necesarias, todo ellos para evitar y minimizar los riesgos asociados al uso de esta radiación UV.
En materia de seguridad, la norma UNE-EN 62471:2009 Seguridad fotobiológica de lámparas y de los aparatos que utilizan lámparas, establece una clasificación para todos los productos que incorporen fuentes de radiación UV basándose en los valores límite de exposición dados en la directiva 2006/25/CE (radiaciones ópticas artificiales). Es una norma horizontal – armonizada en Europa dentro de la Directiva de Baja Tensión, 2014/35/UE.
Por otra parte, la Directiva 2006/42/CE relativa a las máquinas, exige que se tomen medidas para evitar o reducir los riesgos debidos a las radiaciones emitidas por una máquina.
Existen diferentes normas que aplican a instalaciones, a productos específicos y a lugares de trabajo.
Importancia de la medida de la radiación UV
En procesos industriales como curado, desinfección y envejecimiento, es importante realizar un control efectivo de la radiación UV, tanto la dosis como la irradiancia tienen que ser analizadas para garantizar que el rendimiento del proceso es el adecuado, porque el equilibrio entre irradiancia y tiempo ha de ser evaluado y optimizado en cada aplicación.
La dosis está directamente relacionada con el tiempo de exposición a la radiación y el nivel de esta, en numerosas aplicaciones no se puede compensar un bajo nivel de irradiancia alargando el tiempo de proceso, porque puede que el efecto deseado sobre el material no llegue a producirse. Igualmente, un exceso de irradiancia puede proporcionarnos una disminución en el tiempo de exposición, pero también puede acabar dañando el producto. Por lo tanto, irradiancia y dosis tienen que evaluarse siempre juntos en la monitorización de procesos con radiación UV.
Todas las aplicaciones y procesos que utilizan radiación UV tienen definidos unos niveles de radiación y tiempos de exposición necesarios para garantizar la efectividad de su uso. Con el fin de asegurar un adecuado rendimiento, es necesario monitorizar el nivel de radiación UV, garantizando así el control del proceso.
Efectuando estas medidas correctamente podemos:
- Analizar si la lámpara está produciendo suficiente radiación UV o necesita ser reemplazada.
- Asegurar que la radiación emitida está en el rango de longitud de onda deseado.
- Medir la cantidad de radiación UV (dosis) recibida durante la exposición.
- Establecer ajustes en el proceso para optimizar los resultados.
Existe una gran variedad de lámparas y LEDs con emisión en el rango ultravioleta, con distribuciones espectrales muy diferentes, por lo que se necesita utilizar en cada caso el radiómetro adecuado que permita la caracterización de la radiación UV que emite esa fuente.
En el mercado encontramos una amplia variedad de instrumentos de medida comerciales disponibles para diferentes fuentes y aplicaciones. Los parámetros típicos que nos proporcionan estos radiómetros son:
- Irradiancia: Es la cantidad de radiación recibida por unidad de área. Varía según la potencia de la fuente de radiación y la distancia. Unidad de medida: W/m².
- Densidad de Energía Radiante (dosis): Es la energía total recibida en un intervalo de tiempo por unidad de área. Para un valor dado de irradiancia, varía con el tiempo. Unidad de medida: J/m².
Es importante seleccionar el radiómetro para que tenga sensibilidad espectral en la región del UV en que necesitamos realizar la medida, además de asegurar la capacidad de detección y medida en los niveles de irradiancia (o dosis) que necesitamos registrar.
Estos equipos necesitan ser calibrados con cierta periodicidad para asegurar que las mediciones que realizan son fiables y el proceso que se realiza empleando radiación UV se puede controlar adecuadamente.
Calibración de radiómetros UV
Los equipos de medida utilizados en el control de procesos con radiación ultravioleta, son una pieza fundamental para asegurar el buen funcionamiento de máquinas y procesos.
En muchos casos, estos equipos se utilizan en ambientes de producción que son agresivos con los componentes ópticos que incorporan, y además, en algunas aplicaciones se utilizan para medir niveles muy altos de radiación UV, que producen una gran cantidad de calor y pueden producir daños en la óptica y electrónica de los propios equipos de medida. No es extraño encontrarse con equipos con el detector deteriorado por diversos factores.
Además, la precisión de estos instrumentos puede cambiar con el tiempo debido a la exposición a diferentes condiciones ambientales y a su desgaste normal.
Con el fin de garantizar el buen funcionamiento de estos equipos, es importante que se calibren regularmente.
La calibración de un radiómetro UV debe realizarse en un laboratorio especializado, equipado con fuentes de radiación UV, equipos de referencia trazables y procedimientos de medida confirmes con la normativa internacional aplicable.
Se debe calibrar el equipo teniendo en consideración las fuentes UV que van a ser evaluadas con él, tanto sus características espectrales como los niveles de radiación que deben ser controlados por el equipo en su uso habitual, lo que va a condicionar qué tipo de lámpara se debe seleccionar para realizar la calibración.
candelTEC dispone de un laboratorio equipado para realizar la caracterización de fuentes UV (medidas de distribución espectral, irradiancia, radiancia y flujo radiante) y está acreditado por ENAC (274/LC10.238) para la calibración de radiómetros en los rangos UVA, UVB y UVC. El alcance de la acreditación puede consultarse en nuestra página web (https://www.candeltec.es/ENAC).
Tenemos también experiencia en la evaluación de productos y máquinas en cuanto a la emisión de radiación UV, realizando medidas en nuestras instalaciones o, cuando el proceso así lo requiere, realizando medidas in situ, para verificar los parámetros de funcionamiento de fuentes o detectores UV.
Si necesita información adicional, no dude en contactar con nosotros.
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A partir de la caracterización espectrorradiométrica de una fuente luminosa determinada, se puede cuantificar el estímulo que esa fuente puede producir en cada uno de los cinco fotopigmentos existentes (tres tipos de conos, bastones y melanopsina). Pero al contrario de lo que ocurre con la cuantificación y valoración de la respuesta dada por conos y bastones, que contribuyen a la visión y nos proporcionan imágenes de nuestro entorno así como las sensaciones de mayor o menor iluminación, color, contrastes, etc., y son bien conocidas, en el caso de la respuesta de la melanopsina y la regulación de diferentes procesos biológicos, no existe por el momento un parámetro único que nos proporcione una valoración concreta de cómo de beneficiosa es una fuente luminosa respecto de cada proceso biológico en los que este fotorreceptor participa. Así que aunque podemos realizar determinadas valoraciones y medidas, los resultados que podamos obtener no los podemos clasificar en un simple “bueno” o “malo”, “bajo” o “alto”, “cumple” o “no cumple”, para lo cual aún vamos a tener que esperar a los resultados de investigaciones en curso.
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