¡Peligro en la discoteca!

¿Alguna vez has estado en una discoteca o en un concierto y has visto algún láser de color verde o rojo? Que chulo, pero, ¿nunca has pensado en si era seguro para nuestra vista? Si lo usan en un lugar público debe de serlo, ¿no? En este artículo vamos a intentar responder a esta pregunta. Pero antes…

¿Qué es un láser?
Hemos sacado la definición de la NTP 261 del INSHT, ya que lo define de forma precisa y en pocas palabras. Según la nota técnica de prevención 261 un láser se define de la siguiente forma:

Los láseres son dispositivos que producen y amplifican un haz de radiación electromagnética en el intervalo de longitudes de onda de 200 nanómetros a 1 milímetro, como resultado de una emisión estimulada controlada. El haz de radiación obtenido de esta forma tiene tres propiedades que lo diferencian de la radiación obtenida de fuentes convencionales. Es monocromático (de una longitud de onda concreta), es coherente (todas las ondas electromagnéticas coinciden en fase) y se emite en una dirección determinada (con muy pequeña divergencia angular, de forma que la dispersión del haz no es significativa respecto a su longitud).

Las características de un láser según la NTP 261 son las siguientes: longitud de onda de emisión, duración de la emisión, potencia o energía del haz, diámetro del haz y divergencia.

Para que os hagáis mejor una idea, vamos a ir explicando las principales características del láser, pero antes vamos a tratar de comprender cómo funciona un láser.

Un láser (siglas en inglés de “amplificación de la luz mediante emisión estimulada de radiación”) consta de diferentes partes que poseen diferentes propiedades y funciones (ver figura a la izquierda). Para empezar necesitamos lo que se conoce como medio activo (1). Se trata del compuesto químico que está en el interior del dispositivo y que excitaremos para que emita la luz láser. Para producir la excitación es necesaria una fuente de energía (2), que suele ser una pila, para producir el bombeo de energía. Una vez excitados los átomos, los electrones externos decaen y se empiezan a emitir los primeros fotones. Y aquí comienza verdadera emisión estimulada que da nombre al láser. Las paredes del medio activo son dos espejos reflectantes. Uno de ellos es reflectante al 100% (3) mientras que el otro (4) presenta una pequeña transparencia. Los fotones rebotan infinidad de veces entre los espejos y en cada paso por el medio activo, si chocan con un electrón excitado éste decae y emite otro fotón. Este proceso realizado constantemente produce un gran número de fotones con las propiedades de coherencia y sin desfase, que explicaremos más adelante. Y tras todo este proceso casi instantáneo se genera el haz del láser (5) que sale por una pequeña abertura en el espejo (4).

La longitud de onda no tiene pérdida. Se trata de la longitud de onda de la luz que emite el láser, es decir su color. Los hay, entre otros poco usados, en color rojo (630 nm), en verde (532 nm), en violeta (405 nm) e incluso en infrarrojo que no es visible para el ojo humano (808 nm). Generalmente cada láser funciona con un color determinado (es monocromático) que depende del compuesto químico que esté en su interior y que produce el haz.

Existen diferentes tipos de láser según la forma de emitir que tengan. Por convenio se elige el tiempo de emisión límite entre un láser de emisión continua y uno de emisión pulsada en 0,25 segundos. Si el pulso de luz que emite el láser es emitido en más de 0,25 segundos se considera un láser continuo, mientras que lo hace en menos tiempo se le considera pulsado. Para el usuario apenas hay diferencia, pero en la práctica sí que la hay. Por ejemplo, los láseres pulsados son útiles en la ablación de materiales cuando quieres vaporizar una pequeña porción de material. Con un pulso corto pero intenso podrías hacerlo, mientras que con un láser continuo la energía se disiparía por el resto del material no logrando la vaporización buscada.

La potencia o energía del haz nos indica el grado de poder que tiene el láser. Cuánto mayor sea la potencia, así como la energía, más peligroso será el láser, pues más poder tendrá para “quemar” los materiales en los que incida. Por ejemplo, el puntero láser que usan los ponentes en una conferencia generalmente no supera los 5 mW, lo que los hace bastante seguros, pero un láser para observación astronómica de 100 mW emite con más poder y es capaz de causar graves daños. Más abajo veremos un vídeo de un láser de 125 mW en acción. Para los láseres continuos se suele dar la potencia en vatios, pero para los láseres pulsados existe otra forma. Se trata de julios partido por tiempo. Por ejemplo, si decimos que un láser es de 150 mJ/10 ns significa que el láser emite 150 milijulios en pulsos de 10 nanosegundos.

La característica más destacada de los láseres es la poca dispersión que sufre. Cualquier bombilla emite una luz en todas las direcciones del espacio, mientras un láser emite un haz en una única dirección. Esto se debe a la coherencia de la luz que genera y a que se encuentra perfectamente colimado. La coherencia no es más que una propiedad de las ondas por la cuál éstas mantienen una diferencia de fase constante, lo que en nuestro caso viene a decir que todos los fotones emitidos tienen la misma fase. Esto, junto con la colimación, que consiste en hacer que todos los fotones tengan la misma dirección (apuntan hacia el infinito), hace que no interfieran entre sí y que el haz se mantenga durante más distancia sin dispersarse. Por ejemplo, el haz de un láser normalito de He-Ne apuntando a la Luna tan sólo se expande (diverge) 1,6 km en los 384.000 km que recorre.

Una propiedad que surge de que el haz del láser diverja poco y de su potencia es que puede llegar a quemar los materiales en los que incide. Esto se debe a que la zona que recibe el impacto se calienta como resultado de la continua recepción de fotones focalizados en una zona muy pequeña. Es similar a cuando cogemos una lupa y focalizamos los rayos del Sol en un punto pequeño. El material al que enfoquemos (una hormiga si somos malas personas ) puede llegar a quemarse con el tiempo suficiente de exposición. Los láseres de 100 mW ya son suficientemente potentes como para poder quemar cosas pequeñas como papel o hacer explotar globos (apuntando a alguna zona de color negro). Los láseres más potentes de varios W son utilizados ya para cortar madera y los de potencia aún mayor para cortar metal.

Os dejamos con un vídeo en el que se puede ver lo que un láser de 125 mW puede hacer.

¿Son peligrosos los láser que se usan en sitios públicos como en discotecas?
La nota técnica en prevención 261 dice así: “la capacidad de un láser para producir un riesgo vendrá determinada principalmente por los tres primeros factores: longitud de onda, duración o tiempo de exposición y potencia o energía del haz.”

Como comentábamos más arriba con láseres de 100 mW ya podemos quemar cosas. En diferentes experimentos se han puesto a prueba diferentes tipos de láser y su capacidad para causar daños constatables en la retina de animales. Recordemos que la parte del cuerpo humano que más riesgo tiene frente a los posibles daños de un láser es la retina. Por ejemplo, con un láser de 74 mW se puede causar daño con un tiempo de exposición de 2 milisegundos en un mono Rhesus, mientras que eran requeridos 20 ms con un láser de 36 mW de potencia. Un láser de krypton con una longitud de onda de 586,2 nanómetros y una potencia de 22,5 mW produce daño con un tiempo de exposición de 33 ms y con 25 mW si se expone durante 16 ms. Incluso con un láser de 10 mW se produce daño con un tiempo de exposición de un segundo.

Ahora vamos a los artículos láser conocidos. Para que nos hagamos una idea, un puntero láser para señalar cosas en una conferencia, puede tener en la mayoría de los casos entre menos de 1 mW y 5 mW (tal y como hemos comentado anteriormente). Incluso con una potencia de 5 mW se pueden llegar a causar daños con un tiempo de exposición prolongado. En adultos se supone que el mismo acto de apartar la mirada es protección suficiente, pero en niños se han dado casos clínicos con lesiones reversibles por una exposición prolongada (unos 10 segundos, produciéndose edema macular). Una exposición prolongada con este tipo de láseres podría producir seguramente daños permanentes también.

Pero, ¿Cuánta potencia tienen los láseres de las discotecas?
Los hay muy variados, pero para hacernos una idea, los hay por ejemplo de 10 mW, de 30mW, de 40 mW, de 80 mW, incluso de 350 mW. Os podéis imaginar lo que este tipo de láseres pueden hacerle a nuestra vista, ¿no? Para simplificar un poco las cosas, los láseres según su grado de peligrosidad se agrupan en diferentes categorías, tal y como aparece reflejado en la nota técnica de prevención 654. Así nos quedan las siguientes categorías: tipo 1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B y 4.

Hemos encontrado documentación que acompaña a algunos de estos aparatos como fichas e instrucciones. Después de leer las indicaciones que aparecen en algunos de los aparatos que se usan para generar animaciones láser en discotecas, hemos podido comprobar que la mayoría aparecen catalogados en las propias instrucciones del aparato como láser de tipo 3B (aunque los hay también de tipo 3R o 4, por ejemplo). Para conocer lo que eso significa podemos acudir a la nota técnica en prevención 654, donde aparece en el tipo 3B lo siguiente: “La visión directa del haz es siempre peligrosa, mientras que la reflexión difusa es normalmente segura“. De hecho en las mismas instrucciones de algunos aparatos se advierte en forma de texto que la radiación directa más leve es peligrosa para la vista y puede causar daños permanentes en la retina.

Debe de existir un estudio interesante por ahí precisamente sobre láseres de discotecas. Lo citan en diferentes sitios como en la BBC y en Consumer. Podemos extraer algunas partes, aunque más interesante es entrar y leer estas páginas. Por ejemplo, en la página de la BBC podemos leer: “Lasers used in nightclubs could damage dancers’ sight, researchers have warned.”

Y de la de Consumer: “Las populares luces láser que se utilizan en las discotecas o clubes nocturnos de medio mundo pueden afectar a la visión de las personas que frecuentan este tipo de locales, según un informe de la Junta de Protección Radiológica de Inglaterra (NRPB en sus siglas en inglés) citado por la BBC.”

Podemos ver más información sobre el tema aquí.

Pero, ¿¡cómo ponen esos láseres en lugares públicos!? Es más, ¿¡cómo permiten que se fabriquen!?
Un punto importante es que los láseres NO producen daños si se utilizan correctamente. Uno de los principales problemas puede venir por su uso indebido. Los fabricantes tienen obligación de acompañar el aparato de unas instrucciones de uso entre otras cosas. Aquí podemos leer sobre el tema.

Leyendo los manuales de algunos de estos aparatos, en ellos se dice claramente que el haz de láser no se debe instalar de tal forma que dé directamente a los ojos de las personas (además de otras especificaciones, como que debe existir la figura de un experto en control de láser, etc…).

Si se usara un láser poco potente o se dispusiera de tal forma el sistema instalado que la radiación láser que llegase al público no superara los límites establecidos, desde el punto de vista del riesgo sería correcto. Pero lo que está claro es que lo que no se debe hacer es usar un láser potente y dirigirlo directamente sobre las personas.

Si el empresario no usa de forma adecuada este tipo de tecnología, puede conseguir que la vista del usuario acabe dañada. En muchas ocasiones podría ocurrir que o el empresario usa mal el aparato o a veces incluso ni siquiera recibe la información adecuada sobre su funcionamiento.

En algunos casos si el láser es lo suficientemente potente, se puede llegar a producir un verdadero desastre. ¿Recordáis lo que ocurrió en Rusia en un concierto? Pues eso mismo. Empezó a llover y los “técnicos” pensaron que no tenía mucho sentido apuntar con los láseres al cielo como tenían previsto, ya que habían cubierto la pista de baile y así no se iban a ver “los rayos”. Así que los apuntaron directamente hacia la pista de baile. Los láseres debían de ser de alta potencia, supongo que de clase 4, por el efecto que se produjo en la vista de los asistentes de forma tan aguda. La noticia según elpaís.com:

Decenas de jóvenes que participaron el pasado 5 de julio en un festival de música dance al aire libre cerca de Moscú han perdido parte de la visión después de que el láser utilizado durante el espectáculo quemara sus retinas, han reconocido fuentes sanitarias rusas, que han confirmado 12 casos.

“En parte esto se ha debido a la lluvia, pero también a la ignorancia de los técnicos, a la fuerza del láser empleado, extremadamente potente para un espacio pequeño como el lugar en el que se celebró el concierto”, ha manifestado Valentin Vasiliev, propietario de una empresa de alquiler de cañones de láser.

Entretanto, los promotores del festival de música electrónica guardan silencio, mientras las autoridades locales afirman que nunca llegaron a recibir una solicitud de autorización para celebrar el evento, según el diario digital Gazeta.ru.

“Lo que veías eran manchas molestas, como cuando miras al sol”, ha dicho a Kommersant Dmitry. “Después de tres días, fui al hospital. Los médicos me examinaron y me preguntaron si había estado en el festival. Asentí, y me ingresaron directamente; no pude volver a casa a coger mis cosas”, ha relatado.

El daño ocular
Decíamos que la parte del ojo que corre más peligro es la retina y que el daño producido depende directamente de la energía del haz láser. ¿Pero, qué más factores influyen en la aparición de la quemadura? Por otra parte, aunque la retina es el tejido que más posibilidades tiene de dañarse, ¿no se pueden afectar otras estructuras oculares con el láser?

La clave está en otro parámetro que hemos mencionado al principio: la longitud de onda. Decíamos que por la propia naturaleza del láser, son monocromáticos o casi monocromáticos. Es decir, tienen una sola longitud de onda, un sólo color. En el espectro visible de la radiación electromagnética, las estructuras ópticas del ojo (córnea, humor acuoso, cristalino, vítreo) son transparentes. Es decir, la luz no interacciona con ellas. Con el láser pasa lo mismo: si el láser es visible (es decir, su longitud de onda será menor que los infrarrojos y más que los ultravioletas) atravesará la córnea, el cristalino y los humores del ojo sin afectarlos, aunque la energía del haz sea alta. Por ejemplo, un láser azul, verde, rojo o amarillo de 500 mW, que con esa energía es muy peligroso para el ojo, no quemará la córnea o el cristalino. De forma general, se acepta que a igualdad de energía, el láser que más daño produce en la retina es el que está próximo a los 550 nanómetros (color verde). Pero entendemos que cualquier láser visible (e infrarrojos de de longitud de onda corta) pueden afectar a la retina.

Por fuera del espectro visible, las cosas cambian. En el infrarrojo cercano a la luz visible, todavía se mantienen las propiedades ópticas de la luz visible: las estructuras ópticas siguen siendo transparentes, y la radiación infrarroja todavía llega a la retina. De hecho, hay pruebas médicas que utilizan radiación infrarroja para estudiar la retina: la angiografía con verde indocianina, y la tomografía de coherencia óptica (esta última utiliza de hecho un rayo láser infrarrojo). Para las radiaciones infrarrojas de mayor longitud de onda (en el espectro, más alejadas de la luz visible) los medios ópticos ya no son transparentes. Y con la luz ultravioleta pasa lo mismo, el ojo es opaco y la radiación no llega a la retina, queda en la córnea.

Estas características se aprovechan en oftalmología: si queremos utilizar un láser con un efecto en la córnea, como sucede con la cirugía de la miopía, se utiliza el espectro ultravioleta.

Por lo tanto, ya tenemos la principal razón por la que los láseres habituales (que están en el espectro visible) afectan a la retina. Además se produce un efecto interesante: los medios transparentes del ojo se encargan de enfocar y concentrar los rayos de luz en la retina, de esta forma se origina la imagen proyectada. Si apuntamos con un láser al ojo ocurre lo mismo: las lentes del ojo concentran la energía del láser en un área menor de la retina, por lo que se produce mayor daño (más energía en menor superficie, mayor efecto térmico y fotoquímico).

Bien, ya tenemos un haz láser del espectro visible que atraviesa los tejidos transparentes del ojo y llega a la retina. ¿Qué pasa entonces?. La mayor parte del tejido retiniano es transparente, y el láser la atraviesa hasta la parte más externa: el epitelio pigmentario y los fotorreceptores. Esta zona tiene pigmentos que impiden la transparencia. Los fotones entonces interactúan con el tejido. Se produce un daño principalmente térmico (aunque a energías muy altas se produce un daño fotoquímico), la temperatura aumenta súbitamente varios grados, demasiado rápido para que los mecanismos de dispersión térmica actúen. El calor se propaga a otras capas más internas de la retina, y a áreas de retina adyacentes.

Factores que van a condicionar el daño visual
La mayor parte de las quemaduras retinianas por el láser no causan una pérdida visual apreciable. Es decir, afecta en poco o nada la función visual. Esto los oftalmólogos lo saben muy bien, porque para una serie de enfermedades de la retina (principalmente en relación con la diabetes), a veces tienen que producir pequeñas quemaduras por casi toda la retina, y el paciente no nota pérdida visual alguna. Esto es así porque la visión fina, la que nos permite visualizar el detalle, se corresponde con una pequeña superficie de la retina, la más central, que se denomina fóvea. Los impactos láser (tanto accidentales como terapéuticos) lejos de la fóvea no van a producir problemas visuales: la retina periférica se corresponde con el campo visual periférico, que tiene poca resolución espacial, y una pérdida de sensibilidad producida por una quemadura no se traduce en efectos biológicamente relevantes. [Hablo siempre de láseres con energías de los parámetros que hemos indicado más arriba, como máximo de unos cientos de milivatios. Algunos láseres industriales de energías mayores sí pueden producir mayores daños en retina periférica, como hemorragias o perforaciones retinianas].

Si el impacto de luz incide en la fóvea, las cosas cambian: cualquier daño permanente se traduce en una pérdida visual irreversible. La retina aquí es más fina (menos dispersión del calor, más daño en el tejido), el epitelio pigmentario es más oscuro (más absorción de luz, más daño) y los fotorreceptores están mucho más cercanos entre sí (mayor número de fotorreceptores dañados por unidad de superficie, menos espacio entre ellos para disipar el calor).

Una luz se proyecta directamente en la fóvea cuando miramos directamente a esa luz. Por lo tanto, lo más peligroso cuando un aparato láser apunta al ojo, es mirarlo directamente. Es un reflejo: si algo llama nuestra atención en nuestro campo visual periférico, lo enfocamos de frente, y si es luz láser exponemos nuestra fóvea.

Pero no todo son desventajas. Lo mismo que tenemos el reflejo de mirar de frente una luz, también tenemos otro de apartarnos cuando ésta nos deslumbra.

Los láseres que se utilizan en las discotecas funcionan en el espectro visible. Cuando la fóvea resulta deslumbrada, tenemos un reflejo de protección que aparta el ojo, cierra el párpado e incluso puede girar la cabeza. Así que depende del sistema láser utilizado la exposición directa podría causar daños.

Por hablar con los números en la mano, una respuesta de deslumbramiento habitual limita la exposición de la fóvea entre 0,15 y 0,25 segundos. Para un puntero láser, que tiene pocos milivatios de potencia, es más que suficiente. Sería arriesgado por ejemplo dejar el puntero en manos de un niño pequeño, que jugando sí que podría exponer su fóvea durante varios segundos. Un puntero de 5 mW precisaría una exposición foveal en torno a 10-20 segundos.

Para los láseres de las discotecas en su mayoría de clase 3B, un reflejo de deslumbramiento normal podría llegar a causar daño (recordemos que experimentalmente con un tiempo de exposición de 16 milisegundos se produce daño con un láser de 25 mW de potencia y no es tan raro encontrar aparatos de más de 30 mW en las salas e fiesta) . Un respuesta más retardada (pensemos en la relativa desorientación visual por las condiciones de iluminación, si el sujeto ha tomado alcohol, etc) puede traducirse en una quemadura de la fóvea.

Existen otros factores menos importantes. El diámetro de la pupila influye, de forma que cuando la pupila está amplia (como por ejemplo en las discotecas o cualquier entorno poco iluminado) el daño será mayor. Los de raza más oscura tienen más posibilidades de resultar dañados, porque el epitelio pigmentado de la retina, al igual que la piel, estará más pigmentado y absorberá más radiación. Y los defectos de graduación (como la miopía o la hipermetropía) actúan como protectores siempre que uno no lleve gafas o lentillas: implica que el láser no se enfoca bien en la retina.

¿Y las lesiones, por qué no hay mucha más gente con lesiones oculares debidas a los láseres de discoteca?

Hay varios motivos por los que finalmente las lesiones podrían no llegar a producirse o podrían no llegar a notificarse. Uno de ellos es que en los experimentos en laboratorio y los accidentes industriales, las distancias son de 1 ó 2 metros, mientras que en las discotecas la mayor parte de la gente podría encontrarse a mayor distancia. Otra razón podría ser que la mayoría de la gente no mire directamente al haz láser, tal y como comentamos arriba, o que el hecho de apartar la mirada en algunos casos pueda ser suficiente. O la lesión podría llegar a producirse pero por desconocimiento no relacionarla con la exposición a láser. Es interesante este documento con éstas y algunas otras anotaciones sobre este punto. De todas formas todo depende de la potencia del láser, de cómo esté instalado, el tiempo de exposición… lo comentado anteriormente, vamos. Y está claro que con el láser adecuado y las condiciones oportunas las lesiones podrían llegar a producirse, como ya ocurrió en el concierto del desastre.

En resumen: mirar a un láser directamente de frente durante un tiempo prolongado, en un entorno poco iluminado, serán las condiciones más peligrosas. Y sabemos que los láseres utilizados en discotecas pueden utilizar energías que ya consideramos peligrosas si apuntan a la gente en vez de a las paredes o el techo. Por tanto, cuando menos evitad mirar directamente el haz láser, y si ocurre, apartad rápidamente la mirada.

Fuentes
- Wikipedia
- NTP 261
- NTP 654
- BBC
- El País
- Consumer
- Lukor
- Instituto Nacional del Consumo
- Laser eye injuries. Barkana Y, Belkin M. Surv Ophthalmol. 2000 May-Jun;44(6):459-78. Review. PMID: 10906379 [PubMed - indexed for MEDLINE]