Laser safety – cat este de periculoasa radiatia laser?

In Romania umbla vorba printre vanzatorii de cnc-uri cu laser si printre unii dintre utilizatori ca laserele pana la 3 kW, la anumiti vanzatori chiar pana la 4 kW nu reprezinta niciun pericol pentru ca puterea ar fi prea mica pentru a se intampla ceva rau. Oare chiar asa este?

NU, radiatia laser poate cauza atat pagube materiale cauzate de obicei de incendii cat si ranirea serioasa a persoanelor. O masina cnc cu laser nu este o jucarie si nu trebuie tratata ca atare. Fie ca discutam de un gravator mic cu laser cu CO2, un gravator cu dioda sau un laser de mare putere cu fibra optica, pericolele la care se expun persoanele din vecinatatea masinii cnc de gravat sau debitat cu laser sunt similare. Prin aceasta nu ne referim doar la operator, care poate purta echipament de protectie, ne referim la toate persoanele la care ar putea ajunge o radiatie reflectata, fie acestia un coleg de munca care lucreaza in aceeasi incapere cu cnc-ul cu laser, un colaborator sau poate un client care ajunge in incaperea in care este instalata masina.

Si totusi ce se poate intampla?

Efectele radiatiei laser reflectate asupra persoanelor sunt pe de o parte arsuri la nivelul pielii (care se pot manifesta drept o pigmentare locala, o arsura sau o arsura cancerigena) si la nivelul ochilor pierderea partiala sau totala a vederii. Discutam doar de radiatie laser reflectata si presupunem ca riscul unei actiuni directe a radiatiei laser asupra persoanelor este extrem de mic. Conform studiilor un laser cu o putere de doar 0,5 W poate afecta vederea unei persoane aflate la o distanta de pana la 160 m de sursa laser! (*1) Daca luam in considerare ca operam un laser cu o putere de 3000W (3kW) si coeficientul de absorbtie al otelului la lungimea de unda de 1064 nm (laser cu fibra optica) este de doar 40% (*2, *3), restul de 60% din putere este reflectat! la 60% din 3000W inseamna 1800W !!!! Bineinteles ca aceasta radiaite se va disipa unda nefiind focalizata si divergenta astfel incat riscul unei raniri accidentale exista si este semnificativ. Daca discutam de alte materiale debitate, riscul creste substantial datorita faptului ca puterea absorbita poate fi de numai 5% in cazul cuprului de exemplu.

Cum ne putem proteja?

Cea mai buna metoda de protectie este preventia. Asigurati-va ca echipamentul laser utilizat respecta toate normele tehnice, are montate toate echipamentele si ecranele de protectie si acestea sunt in stare buna de functionare! Un laser cnc „deschis”, fara carcasa de protectie este cu siguranta foarte periculos si nu respecta cu siguranta cerintele minime prevazute in normele tehnice. O masina cnc de debitare cu laser incadrata in clasa I sau clasa II va fi sigura pentru utilizare (*4).

Din pacate, marcajul CE aplicat pe multe dintre masinile cnc cu laser importate din China si nu numai, nu are nicio valabilitate si nu va ofera nicio siguranta. Chiar si atunci cand laserul cnc este complet inchis, asigurati-va ca geamurile de vizitare instalate pe acesta sunt certificate si corespund normelor tehnice. Am intalnit multe cazuri in care masini de debitat cu laser cu fibra optica (fiber laser) sunt echipate cu geamuri de „protectie” care nu au niciun efect, geamuri prin care radiatia laser trece fara nicio problema. Asigurati-va ca masina este echipata cu un circuit de siguranta adecvat si certificat, usile se inchid si se blocheaza pe toata durata prelucrarii si nu pot fi deschise decat dupa ce laserul a fost oprit.

Ce se intampla si de ce?

Laserele uzuale utilizate pentru procesarea de materiale sunt:

lasere cu CO2 cu o lungime de unda de 10600 nm, utilizate in special pentru gravura si debitarea materialelor plastice, a lemnului si a sticlei (in trecut erau folosite si pentru debitarea de metale)

lasere cu dioda cu lungime de unda in spectrul vizibil intre 440 si 640 nm care de obicei au puteri relativ mici in comparatie cu laserele cu CO2 sau cu fibra optica

laserele cu fibra optica cu lungime de unda in domeniul 1050-1080 nm care sunt de obicei folosite pentru debitarea, sudura si curatarea de metale.

Radiatia laser este in cele mai multe cazuri invizibila pentru ochiul uman. Radiatia provenita de la laserele cu CO2 avand lungimea de unda de 10600 nm si laserele cu fibra optica cu lungimea de unda 1064-1080 nm nu pot fi vazute cu ochiul liber si astfel reprezinta un pericol invizibil.

Laserele cu CO2 sunt cele mai putin periculoase datorita caracteristicii radiatiei la lungimea de unda de 10600 nm de a fi absorbita intr-o mare masura de apa! Astfel, o eventuala reflexie va provoca pentru inceput incalzirea accentuata si rapida a globului ocular ceea ce va fi resimtita drept durere iar reflexul normal al persoanei afectate va fi de a se feri imediat.

Acelasi lucru se intampla si in cazul radiatiei din spectrul vizibil (laserele cu dioda / led), totusi la lungimea de unda de 440-640 nm, doar o foarte mica parte din putere va fi absorbita de apa prezenta in globul ocular. Aceasta radiaite laser va ajunge imediat pe retina si poate cauza daune semnificative inainte ca persoana afectata sa poata reactiona.

Cea mai periculoasa radiaitie laser provine de la laserele cu fibra optica, aceasta este invizibila ochiului uman si ajunge direct pe retina fara a incalzi globul ocular. O reactie a persoanei afectata va fi in cele mai multe cazuri prea tarzie, aceasta va constata pericolul abia dupa ce retina a fost afectata.

Norme si directive aplicabile relevante pentru sigurnata si protectie impotriva radiatiei laser:

DIRECTIVA 2006/42/CE:

1.5.12. Radiații laser
În cazul în care se folosesc echipament laser, trebuie să se țină seama de următoarele dispoziții:
— echipamentul laser trebuie să fie proiectat și construit astfel încât să împiedice orice radiații
accidentale,
— echipamentul laser trebuie să fie protejat astfel încât radiația efectivă, radiația produsă prin reflecție
sau difuziune sau radiația secundară să nu dăuneze sănătății,
— echipamentul optic pentru observarea și reglarea echipamentului laser trebuie să fie de natură astfel
încât radiațiile laser să nu producă nici un fel de risc pentru sănătate.

EN 60825-1:

6.2 Protective housing
6.2.1 General
Each laser product shall have a protective housing which, when in place, prevents human
access to laser radiation (including errant laser radiation) in excess of the AEL for Class 1,
except when human access is necessary for the performance of the function(s) of the product.
When the classification of a laser product is based on the prevention of human access to a
level of energy that is equivalent to Class 4 (for instance, for laser processing machines), the
protective housing shall withstand exposures under reasonably foreseeable single fault
conditions (see 5.1), without human intervention. If the protective housing is of a size that
permits human entry, see 6.13.

*continutul aplicabil al directivei si normei de mai sus este mult mai amplu si nu se reduce la cele doua citate din acest articol.

Extras din manualul de utilizare a celui mai mare producator Chinez de surse laser, Raycus: (*5)

1.2 Laser Classification
This series of lasers are classified as a high power Class 4 laser instrument according to the
European Community standards EN 60825-1, clause 9. This product emits invisible laser
radiation at or around a wavelength of 1080 nm, and the total light power radiated from the
optical output is greater than 1500W~2000W (depending on model). Direct or indirect exposure
of this level of light intensity may cause damage to the eyes or skin. Despite the radiation being
invisible, the beam may cause irreversible damage to the retina and/or cornea. Appropriate and
approved laser safety eyewear must be worn all the time while the laser is operating.