Les radiacions no ionitzants

Les radiacions no ionitzants se situen en una regió de l’espectre electromagnètic amb un nivell d’energia relativament baix que no es capaç de trencar les unions atòmiques i, per tant, no generen ions. No obstant això, aquestes radiacions poden cedir prou energia per interactuar amb els sistemes biològics i les conseqüències poden ser irrellevants, perjudicials en diferents graus o beneficioses.

Les radiacions no ionitzants són totes de tipus electromagnètic. No hi ha radiacions no ionitzants de tipus corpuscular.

Tipus de radiacions no ionitzants

Els diferents tipus de radiacions electromagnètiques no ionitzants són: radiació ultraviolada, llum visible, radiació infraroja, microones, radiofreqüències, radiacions de baixa, molt baixa i extremament baixa freqüència, i els camps elèctrics i magnètics estàtics.

Les radiacions electromagnètiques no ionitzants se solen agrupar en dos grans grups:

  • Les radiacions CEM o camps electromagnètics.
  • Les radiacions òptiques.

Camps electromagnètics o CEM

Es coneixen com a camps electromagnètics les radiacions electromagnètiques amb una freqüència compresa entre 0 Hz i 300 GHz.

Les radiacions corresponents als camps electromagnètics es coneixen també com a camps i ones.

Els camps electromagnètics són radiacions no ionitzants i l’energia que poden transportar és baixa.

Dintre del grup dels camps electromagnètics s’inclouen els camps elèctrics i magnètics estàtics, les radiacions de baixa (LF), molt baixa (VLF) o extremament baixa freqüència (ELF), i les microones i ones de ràdio. Corresponen a la zona de l’espectre marcada en la figura.

Figura Els CEM en l’espectre electromagnètic.

Els nivells de radiacions corresponents a aquestes freqüències s’ha incrementat contínuament els últims 100 anys, sobretot per l’augment de l’ús de l’electricitat i les noves tecnologies.

  • Camps elèctrics i magnètics estàtics. Són radiacions que tenen freqüència zero i, per tant, un nivell d’energia pràcticament nul.
  • Radiacions de baixa (LF), molt baixa (VLF) o extremament baixa freqüència (ELF). Els camps elèctrics i magnètics de freqüència extremament baixa i de molt baixa freqüència comprenen l’interval per sobre dels camps estàtics (superior al 0 Hz) fins als 30 kHz. La radiació de baixa freqüència comprèn la regió de l’espectre situada entre els 30 i els 300 kHz.
  • Radiofreqüències i microones. Aquestes radiacions s’estudien juntes perquè tenen comportaments i efectes molt similars. Les radiofreqüències i microones se situen a la gamma de freqüència de fins a 300 GHz.
    • Radiofreqüències: l’interval de freqüències és de 300 kHz a 1 GHz.
    • Microones: l’interval de freqüències és d’1 GHz a 300 GHz.

Radiacions òptiques

S’anomenen radiacions òptiques el conjunt de les radiacions ultraviolades (UV), la llum visible (VIS) i les radiacions infraroges (IR).

Radiacions LF, VLF i ELF

Les radiacions LF, VLF i ELF, com que tenen freqüències molt petites, tenen longituds d’ona molt grans (de 3 km a milers de km) i energies molt petites (de l’ordre de 10-10 a 10-13 eV). Per aquesta raó, a més de ser no ionitzants, l’energia que tenen és tan petita que és incapaç de promoure canvis ni en els nivells electrònics, ni en els nivells vibracionals, ni en els rotacionals.

Radiofreqüències i microones

Les radiofreqüències i microones tenen freqüències que no arriben a ionitzar la matèria, però poden alterar els estats de rotació i vibració dels àtoms i molècules i produir la conversió d’energia electromagnètica en tèrmica.

Les radiacions òptiques s’identifiquen normalment per la seva longitud d’ona. Dintre de l’espectre electromagnètic, ocupen la zona compresa entre 100 nm i 1 mm, és a dir, s’ubiquen entre els rajos X i les microones. L’energia que poden transportar oscil·la entre 12,4 eV (frontera entre l’UV i els rajos X) i 1,24 meV (frontera entre l’IR i les microones). Per tant, són radiacions no ionitzants.

Es divideixen en tres regions, de més a menys contingut energètic:

  • La radiació ultraviolada (UV), situada entre 100 nm i 380/400 nm.
  • La llum o radiació visible (VIS), entre 380/400 nm i 760/780 nm.
  • La radiació infraroja (IR), que és la zona compresa entre 760/780 nm i 1 mm.

Cal observar que els límits entre aquestes regions no són línies estretes, sinó que aquestes bandes presenten petits intervals on s’encavalquen entre si. Cadascuna d’aquestes radiacions se subdivideix també en diverses regions (figura).

Figura Representació de l’espectre de les radiacions òptiques

No existeix una única nomenclatura per a les radiacions òptiques. En la prevenció de riscos laborals se segueix el criteri de la Comissió Internacional de l’Enllumenat, denominada internacionalment per les seves sigles en francès, CIE (Commission International d’Eclairage).

En la secció “Annexos” del web, podeu veure la representació de l’espectre de les radiacions òptiques en color.

En la taula es pot veure la relació entre la nomenclatura de les regions CIE i altres denominacions.

Taula Relació entre la nomenclatura de les regions CIE i altres denominacions
Regions CIE Altres denominacions
UVC (100 nm - 280 nm) UV extrem (0,1 nm - 100 nm) Regió germicida
UVB (280 nm - 315 nm) UV llunyà (200 - 300 nm) Regió eritèrmica
UVA (315 nm - 380/400 nm) UV pròxim (300 - 400 nm) Llum negra (315 nm -400 nm)
Llum visible (380/400 a 760/780 nm)
IRA (760/780 nm a 1.400 nm) IR pròxim (760 nm - 4.000 nm)
IRB (1,4 m a 3 m) IR mitjà (4 m a 14 m)
IRC (3 m a 1 mm) IR llunyà (14 m a 100 m)

En la taula es pot veure la relació entre freqüència, longitud d’ona i energia per a les radiacions òptiques.

Taula Relació entre freqüència, longitud d’ona i energia a les radiacions òptiques
Freqüència Longitud d’ona Energia per fotó
UV 3.000 a 750 THz 100 a 400 nm 12,4 a 3,10 eV
VIS 750 a 385 THz 400 a 760 nm 3,10 a 1,59 eV
IR 385 THz a 300 GHz 760 nm a 1 mm 1,59 eV a 1,24 meV

Radiació ultraviolada

Les radiacions ultraviolades són les radiacions electromagnètiques que tenen una longitud d’ona compresa entre 100 i 380/400 nm. A l’espectre electromagnètic, s’ubiquen per tant entre els rajos X i la llum visible.

Les radiacions ultraviolades són les radiacions no ionitzants de més contingut energètic (i per tant, més freqüència). La radiació ultraviolada es divideix generalment en tres regions:

  • UVC: de 100 a 280 nm. Tenen una longitud d’ona molt curta. La radiació UVC de la llum solar és absorbida per l’atmosfera i no arriba a la terra. La UVC s’obté només de fonts artificials.
  • UVB: de 280 a 315 nm. Tenen una longitud d’ona curta. L’arribada d’aquest rajos a la terra dependrà de la seva trajectòria, l’estació de l’any i l’hora del dia.
  • UVA: de 315 nm a 380/400 nm. D’aquest tipus són més del 90% de les radiacions UV. Són les menys perilloses, ja que la longitud d’ona és més gran.

Exemples de UVC

Les làmpades germicides emeten radiació UVC i són molt eficaces per matar virus i bacteris. Emeten la major part de l’energia a una sola longitud d’ona (254 nm).

En la taula es pot veure la relació entre la longitud d’ona i la freqüència associada a cadascuna d’aquestes franges.

Taula Relació freqüència, longitud d’ona i energia a les radiacions ultraviolades
Radiació UV Longitud d’ona Freqüència
UVC 100-280 nm 3.000-1.071 THz
UVB 280-315 nm 1.071-952 THz
UVA 315-380/400 nm 952-750 THz

Radiació o llum visible

Les radiacions visibles són les radiacions òptiques electromagnètiques que tenen una longitud d’ona compresa entre 380/400 nm i 760/780 nm. A l’espectre electromagnètic, s’ubiquen per tant entre les radiacions ultraviolades i les radiacions infraroges. La regió corresponent a la llum visible és la més estreta de l’espectre.

La llum visible és la radiació que provoca una resposta visual a la retina, és a dir, és la que perceben els ulls i ens permet percebre i distingir els colors. La llum visible es divideix en les franges o colors següents:

  • Violeta: 400-424 nm.
  • Blau: 424-491 nm.
  • Verd: 491-575 nm.
  • Groc: 575-585 nm.
  • Taronja: 585-647 nm.
  • Vermell: 647-750 nm.

En la taula podeu veure la relació entre la longitud d’ona i la freqüència associada a cadascuna d’aquestes franges.

Taula Relació freqüència, longitud d’ona i energia a les radiacions visibles
Radiació visible Longitud d’ona Freqüència
Violeta 400-424 nm 750-707 THz
Blau 424-491 nm 707-611 THz
Verd 491-575 611-522 THz
Groc 575-585 522-513 THz
Taronja 585-647 513-464 THz
Vermell 647-750 464-385 THz

Radiació infraroja

Les radiacions infraroges són les radiacions electromagnètiques que tenen una longitud d’ona compresa entre el 760/780 nm i 1 mm. A l’espectre electromagnètic, s’ubiquen per tant entre les microones i la llum visible.

Les radiacions infraroges se solen classificar en tres grups:

  • IRA: de 760/780 nm a 1,4 μm.
  • IRB: de 1,4 μm a 3 μm.
  • IRC: de 3 μm a 1 mm.

En la taula podeu veure la relació entre la longitud d’ona i la freqüència associada a cadascuna d’aquestes franges.

Taula Relació freqüència, longitud d’ona i energia a les radiacions infraroges.
Radiació infraroja Longitud d’ona Freqüència
IRA 760/780 nm -1,4 µm 385 -214 THz
IRB 1,4 µm -3 µm 214 -100 THz
IRC 3 µm -1 mm 100 THz -300 GHz

Làser

La paraula làser s’ha format a partir de les inicials de les paraules light amplification by stimuled emission of radiation (amplificació de la llum per emissió estimulada de radiació).

El làser és un dispositiu que genera i amplifica un feix de radiació electromagnètica en una estreta banda de longituds d’ona, corresponent a les radiacions òptiques de 200 nm a 1 mm, com a resultat d’una emissió estimulada controlada.

El feix de radiació obtingut pel làser té tres propietats que el diferencien de la radiació obtinguda de fonts convencionals.

  • Monocromaticitat. La radiació làser és monocromàtica, és a dir, presenta una longitud d’ona única.
  • Coherència. Totes les ones electromagnètiques coincideixen en fase i freqüència.
  • Direccionalitat. S’emet en una direcció determinada, amb una divergència angular molt petita.

La radiació làser consisteix, per tant, en un feix direccional de radiació visible, ultraviolada o infraroja, amb la diferència que la seva emissió correspon a una freqüència molt concreta i no a una barreja de diverses, com passa quan es parla de radiació visible, ultraviolada o infraroja.

En les normes internacionals relatives a la utilització segura dels làsers, s’utilitza un sistema de classificació que agrupa els productes làser en diferents categories, en funció dels riscos que poden comportar, és a dir, segons la potència o l’energia de sortida del làser i la seva capacitat per produir dany.

Aquest sistema de classificació és útil perquè es prescriuen mesures de seguretat per a cada classe de làser, de manera que les classes superiors requereixen mesures de seguretat més estrictes.

  • Làser de classe 1: són productes làser que, per la seva baixa potència o pel seu disseny, són segurs en totes les condicions d’utilització raonablement previsibles, incloent-hi l’ús d’instruments òptics en visió directa.
  • Làser de classe 1M: són productes làser que emeten en un interval de longitud d’ones entre els 302,5 i els 400 nm i són segurs en totes les condicions d’utilització raonablement previsibles, però poden ser perillosos si s’utilitzen instruments òptics per a visió directa.
  • Làser de classe 2: són productes làser de baixa potència que emeten radiació visible. No són intrínsecament segurs, però els mecanismes d’autoprotecció de l’ull són suficients per protegir-lo.
  • Làser de classe 2M: són productes làser de baixa potència que emeten radiació visible. No són intrínsecament segurs. Els mecanismes d’autoprotecció de l’ull són normalment suficients per protegir-lo, però la visió del feix pot ser perillosa si s’utilitzen instruments òptics.
  • Làser de classe 3R: són productes làser que emeten en un interval de longitud d’ones entre els 106 i els 302,5 nm. La visió directa del feix és potencialment perillosa, però el seu risc és menor que en els làsers de classe 3B i, per tant, necessiten menys requisits de fabricació i mesures de control.
  • Làser de classe 3B: són productes làser en què la visió directa del feix és sempre perillosa. La visió de reflexions difuses és normalment segura.
  • Làser de classe 4: són productes làser d’alta potència en què la visió directa del feix constitueix un risc per a la pell i els ulls, i poden també produir reflexions difuses perilloses.

Classe d'un làser

La classe d’un làser és un indicador directe del grau de perillositat que implica la seva utilització i ha figurar en l’etiqueta del làser i en el manual d’instruccions.

Magnituds i unitats de mesura de les radiacions no ionitzants

La radiometria és el camp de la ciència i de la enginyeria que estudia i mesura les radiacions electromagnètiques.

Les magnituds i unitats de mesura utilitzades per definir les quantitats radiomètriques adopten diferents termes segons que es tracti de camps electromagnètics o de radiacions òptiques.

Magnituds i unitats de mesura dels camps electromagnètics o CEM

Les magnituds que s’utilitzen per mesurar les radiacions electromagnètiques en l’interval de freqüències de 0 Hz a 300 GHz són la intensitat de camp elèctric (E), la intensitat del camp magnètic (H), la inducció magnètica o densitat de flux magnètic (B) i la densitat de potència (S).

A part d’aquestes magnituds s’utilitzen les magnituds dosimètriques, que són les magnituds usades per determinar el dany biològic produït en el cos humà i establir límits d’exposició: la densitat de corrent (J), el corrent de contacte (lc), l’índex d’absorció específica d’energia (SAR) i l’absorció específica d’energia (SA).

CEM

Els camps electromagnètics o CEM engloben els camps elèctrics i magnètics estàtics, les radiacions de baixa (LF), molt baixa (VLF) o extremament baixa freqüència (ELF), i les radiofreqüències i microones.

Entre totes aquestes magnituds, les que es poden mesurar directament són la intensitat de camp elèctric (E) i la de camp magnètic (H), la densitat de flux magnètic (B), el corrent de contacte (Ic) i la densitat de potència (S).

A banda d’aquestes magnituds, sovint es treballa amb el seu valor eficaç o valor quadràtic mitjà o RMS (en angles root mean square). L’RMS és una mesura estadística que es calcula com l’arrel quadrada de la mitjana aritmètica dels quadrats dels valors individuals.

Càlcul de l'RMS

Per a una col·lecció de N valors, ve donat per la fórmula:

Per a una funció variable contínua definida sobre l’interval entre T1 i T2, l’RMS ve donat per l’expressió:

Intensitat de camp elèctric (E)

La intensitat de camp elèctric (E), o simplement camp elèctric, és una magnitud que s’utilitza per mesurar l’exposició a un camp elèctric.

Es tracta d’un vector, amb un mòdul, una direcció i un sentit en l’espai. La direcció i el sentit del vector són les de la força que exerceix el camp i el mòdul es pot calcular a partir de la força que exerceix el camp sobre una càrrega i el valor d’aquesta càrrega.

La intensitat del camp elèctric (E) en un punt representa la força que exerceix el camp elèctric sobre la unitat de càrrega col·locada en aquell punt:

La unitat de la intensitat del camp elèctric és el volt/metre (V/m).

El camp elèctric (E) generat en un punt per un conjunt de càrregues és la suma vectorial de les intensitats que generen cadascuna de les càrregues en aquell punt.

Intensitat de camp magnètic (H)

La intensitat de camp magnètic (H) és una magnitud vectorial que, juntament amb la inducció magnètica (B), determina un camp magnètic en qualsevol punt de l’espai.

El nom de camp magnètic s’ha utilitzat informalment per parlar tant de B com de H. Durant molt de temps la H s’ha denominat com a camp magnètic i la B com a inducció magnètica. Modernament es considera que la inducció magnètica és una entitat més bàsica i fonamental per descriure el camp magnètic, i es tendeix a parlar de camp magnètic per designar-la.

La intensitat de camp magnètic s’expressa en ampers per metre (A/m).

Inducció magnètica o densitat de flux magnètic (B)

La inducció magnètica (B) és una magnitud vectorial que descriu el camp magnètic. El seu paper és equivalent al de la intensitat de camp en el camp elèctric.

En l’interval de baixa freqüència, el camp magnètic sol expressar-se en termes de densitat de flux magnètic. És la magnitud més utilitzada per a l’exposició a camp magnètic entre 0 Hz i 10 kHz.

La seva unitat en el sistema internacional d’unitats és el tesla (T) i les seves corresponents submúltiples: mil·litesla (mT) i microtesla (μT). Una altra unitat utilitzada és el gauss (G), juntament amb el mil·ligauss (mG).

La relació entre B (densitat de flux magnètic) i H (intensitat de camp magnètic) ve donada per la permeabilitat magnètica (μ): B = μ·H.

1 T (tesla) = 104 G (gauss).

La permeabilitat magnètica (μ) es pot definir com la capacitat d’una substància per atraure i fer passar els camps magnètics.

La permeabilitat magnètica en el buit es representa amb el símbol μ0 i es defineix com a μ0 = 4π·10-7 N/A2

A l’espai buit i en materials biològics, la densitat de flux o inducció magnètica i la intensitat de camp magnètic es poden intercanviar utilitzant l’equivalència 1 A/m = 4π·10-7 T.

Densitat de potència (S)

La densitat de potència (S) es defineix com la potència radiant que incideix perpendicularment a una superfície, dividida per l’àrea de la superfície.

La densitat de potència s’expressa en watts per metre quadrat (W/m2) i els seus submúltiples.

La densitat de potència S s’usa per valorar l’exposició per a freqüències molt altes, en la gamma de microones. Emprant aquesta magnitud, s’està efectuant una valoració conjunta dels camps elèctric i magnètic.

La condició d’ona plana es compleix quan ens trobem en la regió de camp llunyà, és a dir, a una distància prou llunyana de la font (entre 1 i 3 longituds d’ona) perquè la transmissió es faci en camp lliure, és a dir, sense interferències. Això vol dir que el camp elèctric i el magnètic estan en fase (es transmeten per l’espai oscil·lant en plànols perpendiculars entre si), i que la relació entre ells és:

En aquestes condicions el quocient E/H = 120π Ω = 377 Ω i es pot mesurar la densitat de potència S en funció de E o de H, ja que:

En camp pròxim, aquestes relacions no són aplicables i s’haurien de calcular separadament la intensitat del camp elèctric i del camp magnètic.

Densitat de corrent (J)

La densitat de corrent (J) es defineix com el corrent que flueix per una unitat de secció transversal perpendicular a la direcció del corrent, en un conductor volumètric, com ara el cos humà o part d’aquest.

La densitat de corrent s’expressa en ampers per metre quadrat (A/m2).

Corrent de contacte (Ic)

Un objecte conductor exposat a un camp elèctric pot ser carregat pel camp, i quan una persona el toca dóna lloc una transferència de càrrega entre la persona i l’objecte.

El corrent de contacte (Ic) és el corrent que passa a través del cos humà quan està sotmès a una tensió.

El corrent de contacte (Ic) entre una persona i un objecte s’expressa en ampers (A).

Índex d'absorció específica d'energia (SAR)

L’índex d’absorció específica d’energia (SAR), en anglès specific energy absorption rate, es defineix com la potència absorbida per unitat de massa de teixit corporal. Es pot calcular en la totalitat del cos o en parts d’aquest, i s’expressa en watts per quilogram (W/kg). S’utilitza aquesta magnitud per intervals de freqüència entre 100 kHz i 10 GHz.

El SAR de cos sencer és una mesura àmpliament acceptada per relacionar els efectes tèrmics adversos amb l’exposició a les radiofreqüències i microones.

Els valors de SAR locals són útils per avaluar i limitar una deposició excessiva d’energia en petites parts del cos.

Absorció específica d'energia (SA)

L’absorció específica d’energia (SA), en anglès specific energy absorption, es defineix com l’energia absorbida per unitat de massa de teixit biològic, expressada en joules per quilogram (J/kg). S’utilitza aquesta magnitud per intervals de freqüència entre 300 MHz i 10 GHz.

En la taula es pot veure un resum de les principals magnituds i unitats utilitzades per mesurar les radiacions de camps electromagnètics.

Taula Magnituds i unitats dels CEM
Magnitud Símbol Unitats i abreviatures
Freqüència f hertz (Hz)
Longitud d’ona λ metre (m)
Energia de l’ona E joule (J)
Intensitat de camp elèctric E volts/m (V/m)
Intensitat de camp magnètic H amper/metre (A/m)
Densitat de flux magnètic B tesla (T)
Densitat de potència S watt/m2 (W/m2)
Densitat de corrent induït J amper/metre2 (A/m2)
Corrent de contacte Ic amper (A)
Absorció específica d’energia SA joule/kilogram (J/kg)
Índex d’absorció específica d’energia SAR watt/kilogram (W/kg)

Magnituds i unitats de mesura de les radiacions òptiques

Per a la quantificació de les radiacions òptiques s’utilitzen dos sistemes d’unitats, el radiomètric i el fotomètric. La radiometria estudia i mesura totes les radiacions òptiques electromagnètiques.

L’RD 1066/2001 recull les principals magnituds físiques emprades per mesurar els CEM.

La fotometria és la part de la radiometria que estudia i mesura només la radiació corresponent a la regió de l’espectre a la qual és sensible l’ull humà, entre 380/400 nm i 760/780 nm.

El sistema radiomètric d’unitats és el més utilitzat per avaluar els riscos per exposició a les radiacions. El sistema fotomètric s’utilitza per poder establir els límits o especificacions d’il·luminació i, en alguns casos, per a l’avaluació de riscos deguts a la radiació visible.

Les magnituds fotomètriques són anàlogues a les radiomètriques, però estan modificades per a la sensibilitat a la visió de l’ull humà.

La conversió de magnituds entre els dos sistemes només és possible si es coneix l’espectre de la radiació, ja que per fer-la s’ha de multiplicar el valor radiomètric en cada freqüència per la sensibilitat de l’ull a la freqüència.

Les magnituds fotomètriques se solen diferenciar de les radiomètriques utilitzant el subíndex v (de visual).

Les magnituds radiomètriques més usades per les radiacions òptiques són l’energia radiant (Q), el flux radiant o potència radiant ( o P), la irradiància (E), l’exposició radiant (H), la intensitat radiant (I), l’excitància o emitància radiant (M) i la radiància (L).

Les magnituds fotomètriques equivalents són l’energia lluminosa (Qv), el flux lluminós o potència lluminosa (v o Pv), la il·luminància (Ev), l’exposició lluminosa (Hv), la intensitat lluminosa (Iv), l’excitància o emitància radiant (Mv) i la luminància o brillantor fotomètrica (Lv).

Energia radiant (Q)

L’energia radiant és l’energia total emesa per una font en forma de radiació.

L’energia radiant s’expressa amb la lletra Q i es mesura en joules (J). La magnitud equivalent en el sistema fotomètric és l’energia lluminosa (Qv), que també es mesura en joules.

Flux radiant o potència radiant (φ o P)

El flux radiant o potència radiant és la quantitat total d’energia radiant emesa en un temps determinat.

El flux radiant se simbolitza amb les lletres φ o P i es mesura en watts (W). Un watt és equivalent a 1 J/s.

La magnitud fotomètrica equivalent al flux radiant és el flux lluminós (φv o Pv), i la seva unitat és el lumen (lm). El lumen és la quantitat de potència radiant en la banda visible ponderada amb la sensibilitat de l’ull humà.

Valors típics de flux lluminós

  • Flux lluminós de làmpada d’il·luminació en aeroport de 1.200 W: 27.500 lm.
  • Flux lluminós total d’una bombeta incandescent de tungstè, de 100 W de potència, amb 82 W de flux radiant total: 1.740 lm.

Irradiància (E)

La irradiància (E) és la potència radiant total que incideix sobre una superfície per unitat d’àrea.

La irradiància s’obté dividint la potència radiant per la superfície del detector. La irradiància se simbolitza amb la lletra E i es mesura en W/m2.

La irradiància és la magnitud més utilitzada per quantificar el risc associat a una radiació òptica..

Nivells d'il·luminància típica

  • Dia assolellat: 105 lx.
  • Dia ennuvolat: 103 lx.
  • Interior: 102 lx.
  • Llum de lluna: 10-1 lx.
  • Nit estrellada: 10-3 lx.
  • Il·luminació de taula: 103 lx.

L’equivalent fotomètric s’anomena il·luminància i la seva unitat és el lux (lx). Un lux és equivalent a un lumen/m2 (lm/m2).

Exposició radiant (H)

L’exposició radiant (H) és l’energia radiant incident sobre una superfície dividida per l’àrea de la superfície.

Comparació E i H

La irradiància E és una mesura d’exposició que té en compte el temps en què s’ha rebut l’energia radiant (1 W/m2 = 1 J/s/m2), mentre que l’exposició radiant H representa una exposició que no té en compte el temps en el qual s’ha rebut l’energia (J/m2).

L’exposició radiant s’expressa amb la lletra H i es mesura en J/m2. S’usa per a expressar dosi i ha d’anar acompanyada del temps d’exposició. En fotometria es correspon amb l’exposició lluminosa i la seva unitat és el lm·s/m2.

Intensitat radiant (I)

La intensitat radiant (I) és el flux radiant emes per una font puntual de radiació per unitat d’angle sòlid en una direcció determinada.

S’identifica amb el símbol I i la seva unitat és el W/sr (watt/estereoradiant).

Candela

La candela és la unitat fonamental del sistema fotomètric, és a dir, es defineix com un patró primari i la resta d’unitats es deriven d’aquesta definició:

L’equivalent fotomètric s’anomena intensitat lluminosa i la seva unitat és la candela (cd), que equival a un flux d’un lumen en un angle sòlid d’un estereoradiant (lm/sr).

Excitància o emitància radiant (M)

L’excitància o emitància radiant (M) és el flux radiant que emet una font per unitat de superfície.

Comparació entre M i E

La diferencia entre l’excitància M i la irradiància E és que en el cas de l’excitància es tracta de la radiació emesa per una font, mentre que en el cas de la irradiància es parla de radiació rebuda per la superfície sobre la que incideix la font.

El símbol de l’excitància o emitància radiant és Mi la seva unitat és el W/m². En el sistema fotomètric aquesta magnitud rep el mateix nom i la seva unitat és el lm/m2.

Radiància (L)

La radiància (L) és el flux radiant que s’emet per unitat de superfície de la font en la unitat d’angle sòlid en una certa direcció.

Radiància

La radiància és la que millor quantifica el risc que pot causar una radiació òptica a l’ull humà, en particular a la retina, ja que a causa de l’angle sòlid de visió de l’ull, que és relativament petit, la quantitat d’energia que pot arribar a la retina dependrà principalment de la direcció d’incidència.

La radiància se simbolitza amb la lletra L i la seva unitat és el W/(m2·sr). S’aplica a fonts d’energia radiant òptiques extenses. Per avaluar el risc de les radiacions que puguin arribar a la retina, s’utilitza la radiància com a magnitud significativa.

La magnitud fotomètrica equivalent a la radiància s’anomena luminància o brillantor fotomètrica i la seva unitat és cd/m2 o lm/(m2·sr). En la taula es poden veure alguns exemples de valors habituals de luminància.

Taula Valors típics de luminància
Luminància Valor (cd/m2)
Luminància mitjana del Sol a la seva superfície amb radiància = 2,3·107 W/m2·sr 2,3 x 109
Luminància aparent mitjana del Sol des de la superfície de la Terra, amb radiància =1,4·107 W/m2·sr 1,6 x 109
Luminància lunar, des de la superfície de la Terra, en un punt brillant 2,5 x 103
Luminància d’un cel clar 8.000
Luminància d’un cel ennuvolat 2.000
Luminància d’una espelma 10.000
Luminància d’un filament de tungstè dins d’una bombeta de 100 W 1,2 x 107

L’equivalència entre les magnituds bàsiques en radiometria i fotometria es resumeix en la taula.

Taula Magnituds radiomètriques i fotomètriques
Magnituds radiomètriques Unitat Símbol Magnituds fotomètriques Unitat Símbol
Energia radiant J Q Energia lluminosa J Qv
Flux radiant o potència radiant W φ o P Flux lluminós o potència lluminosa lm φv o Pv
Irradiància W/m2 E Il·luminància lm/m2 Ev
Exposició radiant J/m2 H Exposició lluminosa lm s/m2 Hv
Intensitat radiant W/sr I Intensitat lluminosa cd Iv
Excitància o emitància radiant W/m2 M Excitància o emitància lluminosa lm/m2 Mv
Radiància W/(m2 x sr) L Luminància o brillantor fotomètrica cd/m2 Lv

Fonts d'exposició professional a radiacions electromagnètiques

L’exposició a radiacions electromagnètiques no ionitzants, tant a CEM com a radiacions òptiques, és freqüent tant en l’àmbit laboral com en la vida domèstica (figura).

Figura Fonts d’exposició a radiacions electromagnètiques

El desenvolupament de la indústria i de les comunicacions ha estat determinant en l’augment del nivell de radiacions al qual estem exposats. Avui dia és impensable la vida sense telèfons mòbils, electrodomèstics, electricitat, làmpades i multituds d’avenços que fan que la nostra vida sigui més confortable i segura.

Fonts d'exposició professional a camps electromagnètics o CEM

La utilització generalitzada i indispensable de l’energia elèctrica i les telecomunicacions comporta necessàriament la generació de CEM. Els equips de corrent continu, la ressonància magnètica nuclear, les línies aèries d’alta tensió, les subestacions elèctriques, els electrodomèstics, les antenes de ràdio i televisió, i els telèfons mòbils, són exemples de fonts de CEM, que podem trobar en la nostra vida quotidiana.

Camps elèctrics i magnètics estàtics

Normalment els camps elèctrics estàtics (camps electrostàtics) es generen al voltant d’equips d’alta tensió, com televisors i pantalles de visualització de dades, o per fregament. Els camps electrostàtics són molt utilitzats en indústries com les de productes químics, tèxtils, aviació, paper i cautxú, i en transports.

En la taula es poden veure alguns exemples de valors habituals de camp elèctric estàtic.

Taula Valors habituals de camp elèctric estàtic
Lloc Camp elèctric E (V/m)
Al costat del vídeo o TV 20.000
Sota línies de transport de corrent continu 30.000
Trens elèctrics i tramvies 300
Camp atmosfèric 100 - 400

Entre les fonts artificials de camps magnètics estàtics (CME) es troben tots els dispositius de corrent contínua, entre els que s’inclouen nombrosos aparells i equips industrials, com per exemple els que s’utilitzen per a processos electrolítics, els de ressonància magnètica per a diagnosi mèdica, etc.

En la taula es poden veure alguns exemples de valors habituals de camps magnètics estàtics.

Taula Valors habituals de camps magnètics estàtics
Lloc Inducció magnètica (mT)
Camp geomagnètic 0,03 - 0,07
Sota línies de transport de corrent continu 0,02
Trens elèctrics i tramvies 0,2
Petits imants (a 1 cm) 1 - 10
Trens d’alta velocitat (levitació magnètica) 10 - 100
Ressonància magnètica nuclear 150 - 2.000
Equips industrials de corrent continu 50

A la indústria la màxima exposició a camps estàtics es produeix en els treballadors involucrats en processos electrolítics i en els dedicats a la fabricació d’imants i materials magnètics.

1) Ressonància magnètica nuclear. La ressonància magnètica nuclear (RMN) és un procediment de diagnòstic que utilitza una combinació d’imants grans, radiofreqüències i un ordinador per produir imatges detallades dels òrgans, teixits tous, ossos i pràcticament la resta d’estructures internes del cos humà. S’utilitza generalment per diagnosticar lesions traumàtiques, trastorns del cervell i del sistema nerviós, càncer, problemes musculars o ossis.

En un procediment de RMN, el pacient se situa en un CME intens i és irradiat amb radiofreqüències des d’un transmissor. Les ones de ràdio són dirigides als protons en l’àrea del cos que s’està estudiant. Aquests protons, en el camp magnètic canvien de posició i produeixen senyals que detectarà el transmissor. L’ordinador processa els senyals i genera una sèrie d’imatges.

Comparació RMN

La RMN proporciona una visió més clara de l’interior del cos humà que la que proporcionen molts altres exàmens de diagnòstic.

  • La unitat de RMN tradicional és un gran tub de forma cilíndrica envoltat per un imant circular.
  • La unitat de RMN tradicional és un gran tub de forma cilíndrica envoltat per un imant circular.

L’exposició a camps magnètics estàtics és un dels riscos associats a la RMN. En els sistemes clínics que s’utilitzen habitualment, els pacients i els tècnics poden estar exposats a CME amb una intensitat entre 0,2 T i 3 T. En les aplicacions de recerca s’utilitzen camps mèdics d’intensitats superiors (fins a 10 T, aproximadament).

2) Processos electrolítics. L’electròlisi o procés electrolític consisteix en la separació mitjançant un corrent elèctric de substàncies ionitzades anomenades electròlits.

En els processos electrolítics s’utilitza corrent continu de gran intensitat, cosa que produeix un camp magnètic estàtic que pot ser intens.

Alguns exemples d’exposicions laborals a CME, derivades de processos electrolítics, els trobem a les plantes de producció de clor i a les plantes de producció d’alumini.

  • Plantes de producció de clor. En aquestes plantes se sotmet una dissolució de clorur sòdic o potàssic a electròlisi, utilitzant corrent continu, per produir clor.
  • Plantes de producció d’alumini. En aquestes plantes, se sotmet l’alúmina, fosa en un bany de criolita, a electròlisi, per obtenir alumini metàl·lic.

3) Altres fonts de CME. Es poden produir també exposicions a CME en la fabricació de materials magnètics i imants, en ferrocarrils i sistemes de transport basats en la levitació magnètica, en separació d’isòtops, acceleradors de partícules, reactors termonuclears, en alguns treballs de soldadura i en aplicacions mèdiques diverses (procediments quirúrgics, rehabilitació, etc.).

Radiacions de baixa (LF), molt baixa (VLF) o extremament baixa freqüència (ELF)

Les fonts artificials més importants d’aquests tipus de radiació són les que intervenen en la generació i distribució d’energia elèctrica. Les línies aèries d’alta tensió i les subestacions elèctriques produeixen els camps més intensos a què poden estar exposats els treballadors de forma habitual.

Qualsevol equip que utilitzi corrent elèctric genera camps elèctrics i magnètics, però la principal exposició a camps electromagnètics es produeix a prop d’equips industrials que utilitzen corrents elevats. Entre aquests cal destacar els equips que s’utilitzen per a la soldadura, els forns elèctrics, els electrodomèstics etc.

La xarxa elèctrica

El cas més típic d’exposició a radiacions de baixa freqüència és la xarxa elèctrica, a 50 Hz. En la freqüència de la xarxa elèctrica, la longitud d’ona és de 6.000 km.

1) Línies aèries d’alta tensió i substacions elèctriques. L’energia elèctrica de les estacions generadores és normalment de baixa tensió. Aquesta tensió s’eleva, utilitzant transformadors, per transportar-la, i així es minimitzen els costos i les pèrdues d’energia.

L’energia elèctrica és transportada cap a les poblacions a través de les línies aèries de transport i distribució d’alta tensió. Aquestes línies poden ser aèries o subterrànies.

Quan l’energia arriba finalment a les subestacions, és transformada a tensions inferiors i distribuïda als usuaris (per a ús domèstic, industrial, etc.).

En la figura s’observa com els valors de la inducció magnètica (B) es redueixen significativament en augmentar la distància a la línia. Així, en la vertical de la línia, el valor de B podria assolir valors de 6 μT i per a distàncies superiors a 30 m, B seria de l’ordre de dècimes de microtesles.

Figura Valors d’inducció magnètica (T) mesurats a 1 metre sobre el terra en les proximitats d’una línia de transport elèctric

2) Electrodomèstics. En les proximitats d’electrodomèstics d’ús habitual hi ha exposició a radiacions electromagnètiques de baixa freqüència. A pocs centímetres d’aquests aparells és freqüent trobar valors de camp elèctric de 10 V/m i d’inducció magnètica de 3 μT. Els nivells disminueixen quan ens allunyem de l’electrodomèstic en qüestió (taula).

Taula Intensitats del camp magnètic típiques d’alguns electrodomèstics a diverses distàncies
Aparell elèctric Distància 3 cm (μT) Distància 30 cm (μT) Distància 1 m (μT)
Assecador de cabell 6-2.000 0,01-7 0,01-0,03
Afaitadora elèctrica 15-1.500 0,08-9 0,01-0,03
Aspiradora 200-800 2-20 0,13-2
Rentadora 0,8-50 0,15-3 0,01-0,15
Ordinador 0,5-30 < 0,01
Frigorífic 0,5-1,7 0,01-0,25 < 0,01

La intensitat del camp magnètic que envolta tots els aparells disminueix ràpidament a mesura que ens n’allunyem. A la majoria dels electrodomèstics, la intensitat del camp magnètic a una distància de 30 cm és considerablement inferior al límit recomanat per al conjunt de la població.

Radiacions de baixa freqüència en nuclis urbans

En els nuclis urbans industrialitzats hi ha una presència de radiacions de baixa freqüència que provenen majoritàriament del transport i la utilització de l’energia elèctrica. Els nivells d’exposició a aquests camp depenen de molts factors, com ara la distància a les línies elèctriques, el nombre i tipus d‚electrodomèstics utilitzats a l’habitatge, el cablatge de l’habitatge, el tipus d’habitatge, etc.

Radiofreqüències i microones

Les radiofreqüències (RF) i microones (MO) s’han utilitzat tradicionalment en l’àmbit de les telecomunicacions. En l’actualitat les seves aplicacions són nombroses i s’han ampliat a processos industrials, activitats mèdiques, científiques i fins i tot domèstiques.

Algunes aplicacions de les radiofreqüències són les antenes de radiodifusió, freqüència modulada, radiodifusió AM, antenes de radioaficionats, antenes d’estacions de televisió, els sistemes antirobatori, etc.

Exemples quotidians de RF i MO

Alguns exemples quotidians de radiacions corresponents a aquesta regió de l’espectre els trobem en les emissions de ràdio i televisió, telèfons mòbils, forns microones, etc.

Les aplicacions fonamentals de les microones es poden englobar en els grups següents:

  • Com a font de calor: és el cas dels forns microones, aparells per diatèrmia quirúrgica, els assecadors de patates fregides, l’assecatge de paper i de xapes de fusta, la pasteurització, la cocció de ceràmica, etc.
  • Com a font de transport d’informació: és el cas dels telèfons mòbils, les antenes d’estacions base de telefonia mòbil, els sistemes antirobatori, les antenes de comunicació via satèl·lit, els radars, etc.
Les radiacions de telefonia mòbil

Les característiques de la irradiació que rep un individu són diferents segons que la font de radiació és una antena fixa d’una estació base o un telèfon mòbil.

  • Antenes d’estació base de telefonia mòbil. Les estacions base estan constituïdes pel conjunt format per l’antena, el cablatge i els equips accessoris.
    Les antenes de telefonia mòbil són necessàries per a l’establiment de la comunicació entre els usuaris dels telèfons mòbils, i entre aquests i els usuaris de telèfons fixos. Aquestes antenes es troben en parts altes d’edificis (a zones urbanes) o en torres sobre el terra (en zones rurals).
    La distància a la qual les persones es troben habitualment de l’antena és molt més gran que la longitud d’ona del senyal. Aquesta situació correspon a una exposició en camp llunyà i, per tant, el CEM queda caracteritzat mesurant la densitat de potència.
    La radiació cap a l’interior dels edificis on estan situades les antenes és molt feble. La radiació en espais propers depèn de la potència radiada per l’antena i de la distància a l’antena.
  • Telèfons mòbils. Els telèfons mòbils emeten i reben senyals de les mateixes freqüències que les corresponents a les antenes (900-1.800 MHz), però la potència de les radiacions dels telèfons és molt inferior a la de les antenes.
    No obstant això, l’usuari del telèfon mòbil rep molta més radiació procedent del seu telèfon mòbil, a causa de la proximitat del seu cos a la font de radiació: el seu telèfon.

A Europa els sistemes mòbils de comunicació personal utilitzen freqüències d’entre 900 i 1.800 MHz.

  • Les estacions base de telefonia mòbil són la font de RF més nombrosa a les ciutats./-90
  • Les estacions base de telefonia mòbil són la font de RF més nombrosa a les ciutats.

Emissions de telefonia mòbil

La Generalitat de Catalunya està portant a terme el projecte SMRF (Sistema de Monitorització de Radiofreqüència) que mesura les radiacions de les antenes de telefonia mòbil per població i per comarca. En la pàgina web es poden consultar mitjançant una base de dades i un mapa interactiu i es poden obtenir els nivells de radiació a qualsevol hora, tots els dies de l’any. Aquesta iniciativa es va posar en marxa al 2004 i en l’actualitat té 84 equips de control (sondes), distribuits en 73 municipis arreu de totes les comarques catalanes.

Criteri UE

Respecte a la radiació de les antenes de telefonia mòbil, el Consell de la UE recomana evitar exposicions a densitats de potència superiors a 0,45 mW/ cm2 (per a freqüències de 900 MHz). En condicions estàndard, aquests nivells màxims recomanats només es podrien sobrepassar en distàncies a les antenes inferiors als 6 m.

Telefonia mòbil i salut

Els telèfons mòbils constitueixen les fonts portàtils de RF més nombroses i les que preocupen més pels seus possibles efectes sobre la salut.

En la secció “Adreces d’interès del web”, podeu consultar el projecte SMRF.

Fonts d'exposició professional a radiacions òptiques

El Sol, la soldadura per arc, les làmpades de vapor de mercuri i les làmpades de filament de tungstè són alguns exemples de fonts de radiacions òptiques que podem trobar en el lloc de treball.

1) Radiació UV. La principal font de radiacions UV és el Sol. No obstant això, la capa d’ozó fa que només arribin a la superfície de la Terra les radiacions menys danyoses i en petites quantitats. La màxima exposició professional a la radiació UV correspon, per tant, a la dels treballadors que duen a terme la seva activitat a l’aire lliure.

L’exposició humana en les hores de màxima irradiació solar, quan no es protegeixen la pell o els ulls, és el risc conegut més antic d’exposició laboral a radiació UV. L’exposició és més gran quan es treballa en llocs on la reflexió solar és molt elevada: sobre superfícies nevades, grans superfícies arenoses, aigua, etc.

La radiació UV és emesa, a més de pel Sol, per un gran nombre de fonts ultraviolades utilitzades a la indústria, a la ciència i a la medicina. Això fa que els treballadors puguin estar exposats a radiacions UV en nombrosos llocs de treball.

Exemples d’exposició laboral a radiacions UV els podem trobar en els monitors d’esquí i en els socorristes.

Algunes de les principals fonts artificials de radiacions UV són:

  • Soldadura per arc. L’energia radiant emesa pels equips de soldadura per arc constitueix la principal font artificial d’exposició a radiacions UV. El nivell de radiació UV és molt alt i varia segons els materials soldats, el tipus d’elèctrodes, la intensitat del corrent, els gasos de protecció utilitzats a la soldadura i el seu cabal.
  • Làmpades de llum negra o làmpades UVA. Es tracta de làmpades especialitzades que emeten fonamentalment en la regió UV. S’utilitzen en assajos no destructius amb pols fluorescents, per a la detecció d’esquerdes.
  • Làmpades de vapor de mercuri. Poden ser d’alta o baixa pressió. Les de baixa pressió s’utilitzen com a germicides per a l’esterilització i desinfecció de material quirúrgic, de zones estèrils, conductes d’aire condicionat, i fins i tot per potabilitzar l’aigua. Les d’alta pressió s’utilitzen per a la identificació de minerals, diagnòstics en dermatologia, etc.
  • Bronzejat cosmètic. Els llits solars utilitzats per al bronzejament de les persones utilitzen llums especials que emeten els denominats rajos UVA, encara que també poden emetre en la regió de l’UVB.
  • Fotocopiadores.També generen radiacions ultraviolades. S’utilitzen tant en oficines com en empreses d’arts gràfiques.
  • Enllumenat general. Els llums fluorescents són d’ús habitual en el lloc de treball. No obstant això, la quantitat de radiació UV que emeten aquests llums és molt petita.

Llum visible

A més de la llum visible procedent del sol, en l’ambient laboral es poden trobar gran varietat de fonts lluminoses: arcs elèctrics, làmpades incandescents (de tungstè i halògenes), tubs fluorescents, tubs de neó, etc.

Radiació IR

La radiació infraroja s’anomena també radiació tèrmica o calor radiant i és emesa per cossos incandescents i superfícies molt calentes (motors calents, llums elèctrics incandescents, sistemes de calefacció radiants, etc.). Per tant, és habitual en l’entorn humà i, en les nostres activitats quotidianes, amb freqüència hi estem exposats en petites quantitats. Per exemple quan s’està exposat al sol.

A banda d’aquesta exposició natural i moderada a radiacions infraroges, en determinats llocs de treball es pot produir una exposició molt intensa. En nombrosos processos industrials, s’emeten alts nivells de radiació infraroja, i per tant un gran nombre de treballadors hi estan exposats.

Exposició laboral a infrarojos

Alguns exemples de professionals amb risc d’exposició a radiació infraroja són els forners, els bufadors de vidre, els operaris de forns de cocció, els treballadors de foses, els treballadors metal·lúrgics i els bombers.

En la taula es recullen diverses fonts de radiació infraroja i les activitats en què s’utilitzen.

Taula Fonts de radiació infraroja
Font On s’utilitza? Treballadors exposats
Llum solar A l’aire lliure Agricultors, treballadors de la construcció, mariners i tots els treballadors a l’aire lliure
Làmpades de filament de tungstè Enllumenat general, assecatge de pintures i tints Població i treballadors en general
Làmpades de filament de tungstè halogenat Sistemes de còpia, processos generals d’assecatge, cocció, reblaniment, etc. Treballadors en general, treballadors de determinades indústries
Ferro fos Forns d’acer Treballadors d’acereries
Làmpades d’infrarojos Incubadores d’hospitals Treballadors d’hospitals
Bateries de làmpades d’infrarojos Escalfaments i assecatges industrials Treballadors de determinades indústries
Díodes fotoemissors Joguines i aparells electrònics Població i treballadors en general
Làmpades d’arc de xenó Projectors, simuladors solars, etc. Treballadors de laboratoris òptics, d’impremtes, artistes, etc.

Làser

La utilització del làser està cada cop més estesa. Les principals aplicacions es troben en l’àmbit de la comunicació i de la informació (escàners, impressores), de la medicina (tractaments, cirurgia), de la indústria metal·lúrgica (tall, soldadura), de la recerca, aplicacions militars, etc.

Anar a la pàgina anterior:
Annexos
Anar a la pàgina següent:
Activitats