Medidor UVC y radiómetro UVC para 200–280 nm

La radiación UVC desinfecta agua, aire y superficies, impulsa procesos fotoquímicos y se emplea en investigación para inactivar virus, bacterias y hongos. Solo una medición calibrada de la irradiancia permite demostrar si una fuente UVC alcanza el efecto requerido y si las personas próximas están protegidas. Los medidores UVC de Opsytec cubren el rango espectral de 200 a 280 nm y miden la irradiancia y —según el instrumento— la dosis UVC en lámparas, LED, cámaras e instalaciones.

Cuatro preguntas determinan qué instrumento es el adecuado: ¿Qué espectro tiene la fuente? ¿Qué irradiancia se espera en el punto de medición? ¿Cómo es la geometría de medición? ¿Y se requiere un valor instantáneo, una dosis o una monitorización permanente?

Medición de la irradiancia UVC y de la dosis UVC

La irradiancia es la potencia radiante incidente sobre una superficie, expresada en W/m², mW/cm² o µW/cm²; 1 mW/cm² equivale a 10 W/m². La dosis UVC es la integral temporal de la irradiancia —en el caso de una fuente constante, simplemente la irradiancia multiplicada por el tiempo— y se expresa en J/m² o mJ/cm². En la desinfección de aguas, la magnitud referida al medio se denomina fluencia. Lo decisivo para inactivar microorganismos es la dosis: con 1 mW/cm² se alcanzan 10 mJ/cm² al cabo de 10 segundos.

No todos los medidores portátiles determinan por sí mismos la dosis. El RM-12 indica la irradiancia instantánea. El RMD y el RMD Pro y el RMD Touch integran la irradiancia a lo largo del tiempo y muestran directamente la dosis; el RMD Pro y el RMD Touch guardan además las series de medición como archivos CSV. El tinyTracker mide la dosis como dosímetro de solo 10 mm de altura que atraviesa la instalación junto con el producto.

Medición UVC a 254 nm

Las lámparas de mercurio de baja presión emiten la mayor parte de su potencia UV en una única línea a 253,7 nm. Medir esta línea es la tarea clásica de la radiometría UVC: el sensor UVC para 200–280 nm se calibra con una lámpara de baja presión y mide esta fuente sin corrección espectral. Todos los estudios evaluados aquí —desde 0,065 mW/cm² detrás de un tubo casi totalmente cubierto hasta 20 mW/cm² en un destello UVC— se sitúan dentro del rango de medición de un único sensor UVC en el RMD.

Las lámparas de media presión, en cambio, emiten un espectro amplio con componentes en UVC, UVB y UVA; un sensor calibrado a 254 nm mide aquí de forma sistemáticamente errónea. Cómo se genera la línea de 254 nm y qué tareas de medición deben distinguirse en las instalaciones se explica en Medición y monitorización de la radiación UVC a 254 nm.

Medir correctamente los LED UVC

Según el material semiconductor, los LED UVC emiten normalmente entre 265 y 280 nm, con un ancho de banda de unos 10 nm. Por tanto, una parte de su emisión se sitúa justo en el borde del filtro del sensor UVC, a 280 nm. Con un LED de 275 nm, el sensor corta el flanco de onda larga; a 280 nm, el pico de emisión queda sobre el borde. Incluso pequeños desplazamientos de la longitud de onda de pico —entre lotes de LED o por el calentamiento durante el funcionamiento— modifican entonces la lectura más que la propia potencia radiante.

Para los LED UVC, Opsytec recomienda por ello un sensor UVBB (230–400 nm), cuyo rango espectral cubre toda la emisión del LED, calibrado con un LED de longitud de onda de pico coincidente. Para las lámparas de baja presión, el sensor UVC sigue siendo la elección correcta. El laboratorio de calibración dispone de LED UV de distintas longitudes de onda como fuentes de calibración. La magnitud que puede alcanzar el error con una calibración inadecuada se muestra en Desajuste espectral en sensores UV.

Far-UVC a 222 nm y VUV a 172 nm

Las lámparas excímeras de cloruro de kriptón (KrCl*) emiten a 222 nm en el rango far-UVC de 200 a 230 nm. Esta longitud de onda es germicida, pero apenas penetra en la piel: es la base de su uso en salas ocupadas, estudiado, entre otros, por Buonanno et al. [2] y Welch et al. [3]. Las lámparas sin filtrar presentan además emisiones secundarias en el UVC de mayor longitud de onda, que resultan decisivas para la evaluación de la seguridad; por ello, las luminarias far-UVC para uso en interiores incorporan un filtro.

Un sensor UVC cubre espectralmente los 222 nm, pero para este tipo de lámpara debe calibrarse con una fuente de 222 nm; una calibración a 254 nm representaría de forma sistemáticamente errónea la irradiancia de una lámpara de KrCl. Por eso, el laboratorio de calibración de Opsytec calibra los sensores UVC con una lámpara excímera de 222 nm. Solo una medición espectral muestra si el filtro suprime realmente las emisiones secundarias. En la base de datos espectral de lámparas UV están disponibles espectros medidos de lámparas de KrCl filtradas y sin filtrar.

Las lámparas excímeras de xenón (Xe₂*) a 172 nm irradian en el UV de vacío. Esta radiación es absorbida por el aire en unos pocos milímetros; los sensores UVC con filtro y difusor no la detectan. Para ello existe el tinyTracker 172 nm, que mide la dosis en gas inerte directamente sobre el sustrato. Encontrará más detalles en Medición de radiación VUV de 172 nm de lámparas excímeras de xenón.

Desinfección UV de agua potable: radiómetro de referencia DVGW

En los sistemas UV para la desinfección de agua potable según DIN 19294-1 y DVGW W 294-1, un sensor instalado de forma permanente supervisa la irradiancia. Un radiómetro de referencia comprueba este sensor del sistema a intervalos regulares. Los requisitos para el radiómetro de referencia están establecidos en la norma DIN 19294-3 para sistemas de baja presión y en la DIN 19294-4 para sistemas de presión media; en Austria se aplica la ÖNORM M 5873-1.

El sensor DVGW no evalúa la radiación en todo el rango UVC, sino de forma selectiva de 240 a 290 nm en torno a la línea de 253,7 nm. La DIN 19294-3 lo prescribe así para que los radiómetros de sistema de distintos fabricantes proporcionen valores comparables en una misma instalación. El sensor mide hasta 200 W/m², tiene un ángulo de aceptación de 160° y se utiliza con el RMD Pro. Para los sistemas de presión media existe un sensor de referencia específico según la DIN 19294-4. Todos los datos se indican en la página del radiómetro de referencia DVGW.

Monitorización permanente de sistemas UVC

Un medidor portátil permite realizar comprobaciones puntuales. Cuando un sistema debe supervisarse durante el funcionamiento, un sensor instalado de forma permanente mide de manera continua y transmite su señal al sistema de control:

• UVC-SE – sensor UVC resistente al agua a presión (180–280 nm, hasta 1000 W/m²) con amplificador integrado para reactores y procesos húmedos; salida 0–10 V, 4–20 mA o 0–1 V.
• UVx-SE – sensor estanco al agua con conexión G 3/4″, también para lámparas de presión media y entornos CIP, hasta 200 mW/cm².
• PLC.D – sensores UV digitales con RS-485, RS-232 o USB y estado de calibración en el protocolo de datos.
• Sensores PLC con 4–20 mA, 0–10 V o 0–2 V para sistemas de control.

El sensor instalado se compara a intervalos fijos con un medidor portátil calibrado en la misma posición, por ejemplo semanalmente con el RMD Pro.

Descontaminación UVC de salas y superficies

Cuando se desinfectan salas y superficies con equipos UVC móviles, la dosis depende en gran medida de la distancia y de la orientación. Las superficies situadas en sombra o alejadas de la fuente reciben una dosis muchas veces menor que las superficies en línea de visión. En una habitación de hospital, Lindblad et al. emplearon un radiómetro RM-22, el predecesor del RMD, y midieron dosis de entre 15,9 y 1068 mJ/cm² según la posición, con una mediana de 266 mJ/cm² [4]. Por ello, las mediciones se realizan en los puntos que se deben desinfectar, y no solo en la fuente.

Malayeri et al. han recopilado la dosis necesaria para una determinada reducción logarítmica de bacterias, virus, protozoos y algas [1]. El tiempo de irradiación necesario se obtiene a partir de la irradiancia medida como la dosis dividida por la irradiancia. Para la protección de las personas durante la desinfección UV, véase Seguridad de la desinfección UV.

[1] Malayeri, A. H. et al.: Fluencia (dosis UV) necesaria para lograr una inactivación logarítmica incremental de bacterias, protozoos, virus y algas, IUVA.
[2] Buonanno, M. et al.: Eficacia germicida y seguridad cutánea en mamíferos de la luz UV de 222 nm. Radiat. Res. 187 (2017) 483–491, doi:10.1667/RR0010CC.1
[3] Welch, D. et al.: Luz Far-UVC: una nueva herramienta para controlar la propagación de enfermedades microbianas transmitidas por el aire. Sci. Rep. 8 (2018), doi:10.1038/s41598-018-21058-w
[4] Lindblad, M. et al.: Descontaminación con ultravioleta C de una habitación hospitalaria: cantidad de luz UV necesaria. Burns 46 (2020) 842–849, doi:10.1016/j.burns.2019.10.004

Dónde se midió la UVC: niveles de irradiancia según los estudios

¿Cuánta UVC llega al lugar donde se produce la desinfección? En los estudios realizados con medidores y cámaras de irradiación de Opsytec, el rango se extiende desde 0,065 mW/cm² detrás de un tubo casi totalmente cubierto hasta 20 mW/cm² en un destello UVC, más de trescientas veces más. La mayoría de los puntos de medición se sitúan entre 0,3 y 15 mW/cm². La distancia, el número de lámparas y el hecho de que la radiación llegue directamente o en sombra marcan la diferencia. Por eso se mide allí donde debe producirse el efecto.

En el extremo inferior, un instrumento con una resolución de 0,01 mW/cm² muestra solo una o dos cifras; el RMD resuelve 0,001 µW/cm².

Sensores UVC calibrados del laboratorio acreditado

La calidad de una medición UVC depende de la calibración del sensor y de si la fuente de calibración se corresponde con el espectro que se mide. Todos los radiómetros y sensores se suministran calibrados, con trazabilidad metrológica a patrones nacionales. El laboratorio de calibración de Opsytec está acreditado por DAkkS conforme a DIN EN ISO/IEC 17025 y calibra sensores de 200 a 1000 nm con irradiancias desde 0,2 µW/cm² hasta más de 10 W/cm². La incertidumbre de calibración típica de los sensores UVC es del 4,5–6,0 % (k = 2); durante el uso se suman el desajuste espectral, la temperatura, el envejecimiento y la geometría (Incertidumbre de medición en la medición UV).

Además de los sensores estándar existen soluciones para tareas de medición especiales: sensores XT para irradiancias muy elevadas, sondas UV para puntos de medición de difícil acceso y diseños a medida para sus propias geometrías. El buscador de sensores UV propone el sensor adecuado según la aplicación y la longitud de onda.

¿Puedo medir también LED UVC con un medidor UVC?
Sí, pero no igual de bien con cada sensor. La emisión de los LED UVC a 265–280 nm se extiende hasta el flanco del filtro del sensor UVC a 280 nm; pequeños desplazamientos de la longitud de onda de pico falsean entonces la lectura. Para los LED UVC, Opsytec recomienda un sensor UVBB (230–400 nm), calibrado con un LED de longitud de onda equivalente. Para las lámparas de mercurio de baja presión a 254 nm, el sensor UVC es la elección correcta.

¿Qué medidor UVC mide la dosis UVC?
RMD, RMD Pro y RMD Touch indican la dosis en J/m² junto con la irradiancia; RMD Pro y RMD Touch guardan además series de medición como archivos CSV. El tinyTracker mide la dosis como dosímetro plano que atraviesa la instalación. El RM-12 solo muestra la irradiancia instantánea: la dosis es entonces la irradiancia multiplicada por el tiempo.

¿Puede el RMD medir irradiancias UVC muy bajas, como 0,2 µW/cm²?
Sí. Con el sensor UVC para seguridad laboral (rango de medición de 0 a 10 mW/cm²), el RMD detecta de forma fiable irradiancias a partir de unos 0,05 µW/cm², por ejemplo radiación dispersa en el puesto de trabajo. Para estas mediciones recomendamos un tiempo de promediado de 2 s, un ajuste del offset y un trípode.

¿Qué valor UVC es relevante para la seguridad laboral?
El valor límite de exposición a la radiación óptica artificial es una dosis efectiva de 30 J/m² al día, ponderada con el espectro de acción S(λ). Dado que el UVC se pondera de forma especialmente intensa en este rango, incluso irradiancias muy bajas se aproximan al límite a lo largo de una jornada laboral. Por ello existe un sensor UVC específico y de alta sensibilidad, con 0–10 mW/cm², para el RMD, destinado a acreditar la seguridad laboral. Evaluación y medidas: Seguridad de la desinfección UV.

¿Es adecuado el RMD para cintas transportadoras de desinfección y sistemas en continuo?
El RMD Pro registra los valores medidos y, por tanto, resulta en principio adecuado para aplicaciones con cinta transportadora. Sin embargo, debido a su escasa altura, el tinyTracker, el curelog o el UVpad, de medición espectral, suelen encajar mejor, ya que atraviesan la instalación junto con el producto.

mW/cm² o W/m²: ¿qué unidad es la correcta?
Ambas. 1 mW/cm² equivale a 10 W/m², 1 mJ/cm² equivale a 10 J/m². Los estudios sobre desinfección emplean normalmente mW/cm² y mJ/cm²; las normas para la desinfección de aguas, W/m² y J/m². La calculadora radiométrica convierte las unidades.

¿En qué se diferencia un radiómetro UVC de un medidor UV sencillo?
Muchos medidores UV sencillos están concebidos para UVA o para el índice UV y no detectan el UVC en absoluto o solo de forma imprecisa. Un radiómetro UVC necesita un sensor con el rango espectral de 200 a 280 nm, corrección coseno para la radiación de incidencia oblicua y una calibración sobre una fuente de espectro equivalente, documentada mediante un certificado de calibración.

¿Con qué frecuencia debe calibrarse un medidor UVC?
No existe un intervalo prescrito con carácter general. Doce meses es un punto de partida práctico para muchos medidores UV, que debe confirmarse o ajustarse a partir del historial de mediciones propio. El uso frecuente, las dosis elevadas, el calor y la suciedad justifican un intervalo más corto. Más información en Intervalo de calibración de los equipos de medición UV.