Influencia de los sistemas de ventilación en la propagación de los virus corona

15. Jul 2020

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¿Qué influencia tienen las instalaciones de ventilación en la propagación de los virus SARS-CoV-2?

Nuestros clientes nos preguntan cada vez más por un análisis de riesgos con respecto a las instalaciones de ventilación y climatización del virus SARS-CoV-2.

Además, también nos piden saber qué medidas de prevención podemos ofrecer como empresa especializada en climatización y refrigeración.

A continuación presento las conclusiones científicas y las reglamentaciones más importantes para este fin, incluyendo las fuentes correspondientes. Al final del artículo hay un resumen de mi valoración personal sobre este tema.

En nuestro ámbito especializado trabajamos con aire que se mueve. Para nosotros, en la transmisión de virus, bacterias, etc., las principales cuestiones a considerar son las siguientes:

  1. Corrientes de aire en la estancia (recinto, local, sala, etc.)
  2. Posibilidades de filtrar o desinfectar el aire que accede a la estancia (aire de entrada)
  3. ¿Puede el ventilador del refrigerador, del aire acondicionado, de la instalación de ventilación garantizar la caída de presión adicional mediante un filtro sin poner en peligro la función principal del sistema (calefacción, refrigeración, humidificación, deshumidificación)?

Sobre estas cuestiones necesitamos conocimientos básicos:

  1. ¿Cómo se propagan los virus por el aire?

Fuente: Universidad Técnica de Berlín (TU-Berlin)

Cuando un paciente infectado con el coronavirus tose, habla o estornuda, se genera un chorro de gotitas y de aerosoles de diferentes tamaños que penetra en el aire de la estancia o del lugar donde esté y que se propaga allí. Todas estas gotitas y aerosoles de distintos tamaños contienen virus potencialmente.

«Estamos investigando en diferentes proyectos el tiempo de permanencia de los microorganismos patógenos en el aire bajo distintas circunstancias», señala el catedrático Martin Kriegel, directo del instituto de investigación Hermann-Rietschel-Institut de la Universidad Técnica de Berlín. Para estos experimentos, su equipo «Contamination Control» tiene a su disposición dos salas blancas de investigación, varios laboratorios de flujo de aire interior, así como una sala de operaciones para investigaciones. En el contexto de la pandemia del coronavirus, los científicos están investigando hasta qué punto la propagación del virus depende de la composición y la distribución por tamaño de las partículas dentro del aire exhalado (aerosol).

«Para el coronavirus se está comprobando que son relevantes tanto las infecciones por gotitas como la transmisión por aire, es decir, mediante aerosoles», apunta Martin Kriegel. En una infección por gotitas, las partículas de virus en una gota de saliva llegan directamente a las mucosas de otra persona. En el caso de una transmisión por vía aérea, los virus, mezclados con diminutas partículas líquidas, entran en el aparato respiratorio. El tamaño de los aerosoles portadores es decisivo para el comportamiento de los virus en el aire, al igual que el clima de la estancia (sala o habitación), la tasa de intercambio de aire y la forma en que se ventila la habitación. «Las partículas grandes se caen más rápidamente al suelo. Las partículas pequeñas siguen el flujo del aire y pueden permanecer mucho tiempo en el aire», apunta Kriegel.

La propagación en el espacio de la mezcla de partículas, saliva y aire que surge al hablar, toser y estornudar, se produce en dos pasos: primero, al toser/hablar/estornudar se crea un chorro que penetra en el aire de la habitación o la sala y se mezcla cada vez más con él.

«Después de una mezcla completa del chorro con el aire de la habitación o la sala, tiene lugar la distribución», señala Kriegel. «En su mayoría, las partículas pequeñas siguen el flujo del aire, mientras que las más grandes van cayendo sucesivamente al suelo. A menudo no se tiene en cuenta el hecho de que las personas solo emiten partículas muy grandes al estornudar. Cuando hablamos o tosemos de manera normal, prácticamente solo generamos pequeños aerosoles».

En varios proyectos, los científicos han medido lo que se llama el tiempo de sedimentación (tiempo de deposición) de las partículas de diferentes clases de tamaño. Las pequeñas partículas (0,5 a 3 μm) siguen estando casi completamente presentes en el aire después de un tiempo de medición de 20 minutos. Un depósito de estas partículas no es visible o solo lo es ligeramente.

Después de un tiempo de medición de 20 minutos, de las partículas medianas (3 a 10 μm) se encuentran todavía más del 50 por ciento en el aire. «Otro estudio demuestra que incluso las gotitas más grandes (>60 μm) pueden propagarse por el aire de la sala o la habitación bajo determinadas circunstancias. Este es el caso, por ejemplo, si las fuentes de calor (por ejemplo, una persona) emiten estas partículas en la corriente de flotación. Se elevan en el aire, se distribuyen horizontalmente y solo entonces comienzan a depositarse. Los posibles movimientos de aire horizontales aumentan aún más el efecto de propagación», apunta Kriegel.

  1. ¿Cuánto tiempo permanece infeccioso el SARS-CoV-2?

El nuevo coronavirus SARS-CoV-2 sigue siendo infeccioso en las superficies durante mucho tiempo, incluso a temperaturas exteriores altas. Esto lo demuestran unos experimentos de laboratorio publicados recientemente en el Journal of Infection (2020; DOI: 10.1016/j.jinf.2020.05.074)

Es probable que el virus SARS-CoV-2 se transmita principalmente por medio de gotitas y aerosoles. No obstante, no se descarta una transmisión a través de objetos o superficies. Esto podría ser particularmente relevante en los hospitales.

Un equipo dirigido por Stephanie Pfänder de la Universidad del Ruhr de Bochum ha investigado cuánto tiempo permanecen infecciosos los virus en las superficies. Los investigadores variaron la temperatura de la superficie, enfriándola primero desde una temperatura aérea normal hasta la de un refrigerador (4°C) y luego hasta los 30°C veraniegos.

Los resultados dieron lo contrario a lo que se esperaba. Los investigadores habían asumido (o esperado) que las temperaturas de verano matarían los virus más rápidamente. Sin embargo, ocurrió todo lo contrario.

La vida media, es decir el tiempo en el que el número de partículas infecciosas disminuye a un 50%, era la más larga cuando la temperatura subía a los 30°C: unas 17,9 horas. A la temperatura del refrigerador, la vida media era de 12,9 horas. A temperatura ambiente, la desintegración de los virus fue la más rápida, con una vida media de 9,1 horas.

  1. Tipos de filtros en los sistemas de ventilación y de climatización:

Clasificación de los tipos de filtros y los tamaños de partículas pertinentes

Tecnología de procesos NH₃ / CO₂

Los refrigerantes NH₃ y CO₂ se utilizan cada vez más en la industria panadera. Utilizados principalmente como refrigerantes para sistemas centrales, suministran toda la empresa puntos de refrigeración completos. En los últimos años hemos tenido en cuenta este desarrollo. En la actualidad, también podemos suministrar todas nuestras instalaciones equipadas opcionalmente para su uso con estos refrigerantes.

Funcionalidad y evolución histórica de nuestro sistema de enfriamiento por contacto

Ya en la década de los 1970, la empresa Eisvoigt desarrolló sistemas para las necesidades especiales de la tecnología de refrigeración y de enfriamiento en panaderías. Estaban equipadas con la llamada refrigeración silenciosa. Esta tecnología obtuvo los mejores resultados para masas sin hornear y las tartas de nata. Gracias a las grandes superficies de refrigeración en relación a la capacidad de enfriamiento respectiva, se pudo reducir considerablemente la deshumidificación de la mercancía.

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11 + 12 =

Tamaño de las partículas

Ejemplos

Tipo de filtro
Ejemplos de aplicación

Filtro de polvo grueso
para partículas
> 10 µm

- Insectos
- Fibras textiles y cabellos
- Arena
- Ceniza volante
- Granos de polen
- Esporas, polen
- Polvo de cemento
G1
G2
- Para aplicaciones sencillas (por ejemplo, como protección contra insectos en dispositivos compactos)
G3
G4
- Prefiltros y filtros de aire circulante para instalaciones de defensa civil
- Aire de salida de las cabinas de pintura y aire de salida de la cocina, etc.
- Protección contra la contaminación para los dispositivos de climatización y aparatos compactos (por ej. dispositivos de aire acondicionado, ventiladores)
- Prefiltros para los tipos de filtro M6 hasta F8
Filtro de polvo fino
para partículas de
1 - 10 µm
-Polen
- Esporas
- Polvo de cemento
- Ceniza volante
- Esporas
- Gérmenes, bacterias
M5
- Filtros de aire exterior para recintos de bajos requisitos (por ej., naves industriales, almacenes, garajes)
M5
M6
F7
- Prefiltración del aire y del aire circulante en los sistemas de ventilación
- Filtros finales en dispositivos de aire acondicionado para salas de ventas, grandes almacenes, oficinas y ciertas instalaciones de producción
- Prefiltros para los tipos de filtro F9 a E11

- Humo de petróleo y hollín aglomerado
- Humo de tabaco
- Humo de óxido metálico

F7
F8
F9

- Filtros finales en instalaciones de aire acondicionado para oficinas, instalaciones de producción, centros de control, hospitales, centros de computación
- Prefiltros para las clases de filtro E11 hasta E11 y para carbón activo

Filtro para sustancias
en suspensión
para partículas
< 1 µm
- Gérmenes, bacterias, virus
- Humo de tabaco
- Humo de óxido metálico
E10
E11
E12
- Filtros finales para espacios con requisitos altos y elevados (por ej. para laboratorios, instalaciones de producción de las industrias alimentaria, farmacéutica, mecánica de precisión, óptica y electrónica, así como para la medicina)
E11
- Filtros finales para salas blancas de los tipos 100.000 o 10.000
- Vapor de aceite y el hollín en su estado de formación
- Partículas en suspensión radioactivas
E12
H13
- Filtros finales para salas blancas de los tipos 10.000 o 100
- Filtros finales en instalaciones de protección civil
- Filtros de aire de salida en instalaciones nucleares
- Aerosoles
H14
H15
U16
- Filtros finales para salas blancas de los tipos 10 o 1

Clasificación de los filtros de polvo grueso y fino según la norma EN 779:2002

Tipo de filtro

Diferencia de presión final
Pa

Rendimiento medio de eliminación del polvo (Am)
Polvo de prueba ASHRAE
Eficiencia media (Em)
en partículas de 0,4 µm

G1

250
50% ≤ Am < 65%
-

G2

250

65% ≤ Am < 80%
-
G3
250
80% ≤ Am < 90%
-

G4

250

90% ≤ Am
-

F5

450
-

40% ≤ Em < 60%

F6
450
-
60% ≤ Em < 80%

F7

450

-
80% ≤ Em < 90%

F8

450
-
90% ≤ Em < 95%

F9

450
-
95% ≤ Em

Clasificación de los filtros de aire EPA y HEPA según EN 1822:2009

Tipo de filtro

Valor integral

Valor local

Rendimiento de eliminación del polvo
Coeficiente de transmisión
Rendimiento de eliminación del polvo
Coeficiente de transmisión

E10

≥85%
≤15%
-

-

E11

≥95%

≤5%
-

-

E12
≥99,5%
≤0,5%
-

-

H13

≥99,95%

≤0,05%
≥99,75%

≤0,25%

H14

≥99,995%
≤0,005%

≥99,975%

≤0,025%

U15
≥99,9995%
≤0,0005%
≥99,9975%

≤0,0025%

U16

≥99,99995%

≤0,00005%
≥99,99975%

≤0,00025%

U17

≥99,999995%
≤0,000 005%
≥99,9999%

≤0,0001%

Observación: Los filtros reciben una identificación HEPA si filtran al menos el 99,95% de una cierta cantidad de partículas de un tamaño de 0,1 a 0,3 micrómetros (micrómetro = 1/1000 mm) bajo condiciones de laboratorio controladas en un tiempo estipulado. El número requerido pone de manifiesto lo altas que son las exigencias para un filtro HEPA.

  1. ¿Cómo funciona un filtro de aire?

Efecto tamiz: Las partículas pequeñas que siguen el flujo de aire alrededor de la fibra del filtro se quedan pegadas si se acercan demasiado a la fibra del filtro.

Efecto de inercia: Las partículas más grandes no siguen el flujo del aire alrededor de la fibra, sino que chocan contra ella a causa de su inercia y se quedan pegadas.

Efecto de difusión: Las partículas muy pequeñas no siguen el flujo de aire sino que tienen una trayectoria similar al movimiento browniano debido a sus colisiones con las moléculas de aire, y por lo tanto chocan con las fibras del filtro, con lo que se quedan pegadas.

  1. Desinfección mediante luz UV

(Fuente: Nuestro socio para la desinfección con luz UV-C: www.baero.com))

El efecto germicida de los rayos UV, en particular de los rayos UV-C, es un fenómeno conocido.

Ya en 1877, dos investigadores ingleses descubrieron que la proliferación de microorganismos se detiene cuando son expuestos a la luz solar. En esa época todavía no se podía explicar este efecto, pero hoy en día se sabe que el componente UV-C invisible de la luz solar es el causante.

La radiación UV-C es una luz con longitudes de onda de entre 280 y 100 nm. Pero principalmente la longitud de onda de 253,7 nm es la causante de la eliminación de bacterias, virus, levaduras y mohos.

Esta radiación tiene el efecto más potente sobre los gérmenes o sobre su material genético en el núcleo de la célula. La timina, un componente químico del ADN, absorbe particularmente bien los rayos de esta longitud de onda. Durante el proceso se forman dímeros de timina. Esta reacción fotoquímica es la razón por la que las células dejan de ser capaces de reproducirse o de ser viables.

La empresa Dipl. Ing. Roland Bruch GmbH & Co. KG utiliza con éxito esta tecnología en salas de fermentación, carnicerías y cámaras frigoríficas desde 2012.

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Instalación de climatización con módulo UV-C en Gotemburgo (empresa Bruch)

Atención: La radiación UV-C directa es nociva para las personas
(Fuente: Oficina Federal alemana de protección radiológica, BfS)

La radición UV-C es, al igual que la radiación UV-A y UV-B, nociva para las personas porque:

  • La radiación UV-C puede dañar el material genético de una manera similar a la radiación UV-B y por eso es también tan cangerígena para las personas como también la radiación UV-A y UV-B. Esto sucede ya en intensidades más bajas que las necesarias para la desinfección.
  • La radiación UV-C puede causar varios efectos nocivos en los ojos y en la piel:
    • Ojos: La radiación UV-C puede dañar el tejido superficial de los ojos. Los estudios sobre la exposición involuntaria de los ojos con valores que exceden el valor límite dan como resultado que en general los síntomas oculares suelen disminuir en el plazo de una semana más o menos, pero en caso de una alta exposición, los problemas oculares pueden persistir significativamente más tiempo.
    • Piel: Los rayos UV-C son absorbidos principalmente por la capa córnea de la epidermis humana. Se sabe que los efectos agudos sobre la piel, como el eritema (dermatitis solar), se manifiestan temporalmente.

Por esta razón, una irradiación con luz UV-C en recintos cerrados no es ninguna opción. Sin embargo, su uso en instalaciones de ventilación con trampas de luz y dispositivos de advertencia apropiados es inofensivo para los humanos.

Resumen y conclusión:

Cada remolino de aire distribuye los virus de una manera impredecible en el espacio y en las superficies. Este movimiento puede verse reforzado por aires acondicionados split, convectores de aire y también por sistemas de ventilación convencionales.
En el caso de las instalaciones centrales con aire circulante, existe la posibilidad de evitar la propagación a otros recintos mediante el uso de filtros hepa o la desinfección con luz UV-C.

En la misma estancia (sala, habitación, etc.), sin embargo, todos estos dispositivos provocan una distribución de los virus impredecible.

Para mí, la protección de nuestros clientes es de vital importancia ante dudosos salvadores de Internet. Actualmente existen en el mercado varios dispositivos móviles de depuración del aire equipados con filtros hepa que prometen una reducción significativa de los virus.

Desde mi punto de vista, estos aparatos solo sirven para calmar la propia conciencia.
Por supuesto, estos dispositivos funcionan dentro de su ámbito de cobertura. El problema es que se venden en Internet sin que los espacios o locales ni tampoco las condiciones sean conocidas.

El mensaje suele ser: Este dispositivo es suficiente para 120 m³.
Pero en este caso, sería conveniente una planificación personalizada.

En el caso de dispositivos de aire acondicionado listos para enchufar, como los aparatos de aire acondicionado split y los convectores de aire, etc., debe comprobarse si las desinfecciones por filtro o por UVC pueden volverse a equipar.
Para estos casos, la desinfección con luz UV-C tiene la ventaja de que no causa casi ninguna caída de presión.
Los ventiladores suministran el flujo de volumen de aire necesario para la capacidad de diseño (refrigeración o calefacción). Cuando ocurren caídas de presión adicionales, este flujo volumétrico disminuye y ya no se suministra ninguna potencia nominal.

Conclusión

Debe comprobarse en cada caso particular la pertinencia de las medidas para las instalaciones de aire circulante como los aparatos de aire acondicionado split, etc., porque solo se detectan los virus que entran en el aparato y no los que se arremolinan en la habitación por el aire de suministro, que en ese momento es pobre en gérmenes (véase también el punto 1).

En cambio, considero que es muy útil la prevención de la propagación de gérmenes y virus, etc. a otros recintos o espacios mediante medidas en los sistemas de ventilación centrales.

Para las superficies (escritorios, inodoros, etc.) se ofrecen lámparas de barra de luz UV-C que parecen ser útiles como reemplazo o suplemento.

Atención: No se debe mirar nunca directamente a la lámpara. ¡¡Esto es extremadamente dañino para los ojos!!

Puede asumirse que la actual pandemia dará lugar a una nueva conciencia higiénica en gran parte de la sociedad.
Un mantenimiento regular y serio de la higiene según la normativa VDI 6022, que incluya pruebas en sus instalaciones de ventilación y de aire acondicionado puede ser una importante contribución a estos cambios.

Un saludo cordial, y manténganse sanos

Dipl.-Ing. Roland Bruch

Kälte- und Klimatechnik GmbH & Co. KG

Roland Bruch

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