En medio de la pandemia que se vive actualmente; todo el mundo ha salido en búsqueda de soluciones para poderla enfrentar. Desde los tapabocas, gel antibacterial y respiradores artificiales; los fabricantes se han visto cortos en su producción.
Como parte del trabajo responsable y de ingeniería de HVAC Latam, es poder ofrecer soluciones reales a su base de clientes y canales de distribución. Esta es la razón por la cual estamos haciendo este resumen de los estudios realizados tanto por ASHRAE, así como por investigadores en el mundo alrededor de la forma en la cual poder suprimir o afectar la cadena de ADN del Covid-19 como parte de la familia de los coronavirus.
Es natural para nosotros ver cómo estamos recibiendo pedidos de lámparas UV para sistemas minisplit y unidades tipo paquete; sin embargo es importante primero que todo entender cómo trabajan los rayos UV en el mundo de los aires acondicionados; para luego si tomar la mejor decisión sobre que alternativa sería mejor para cada tipo de cliente.
Los rayos UV son aquellos se se generan con cierta longitud de onda, y hay de varios tipos: UV-C con radiación de onda entre los 100 y los 280 um, UV-B entre 280 y 315 um, y UV-A entre 315 a 400 um. Anexamos un gráfico generado por ASHRAE donde se puede apreciar su ubicación dentro del espectro de luz.
En términos generales, un virus como el COVID 19 es susceptible a los rayos UV, porque al pasar por el mismo, se afecta su ADN y le impide su reproducción y su capacidad de infectar otras células. Esto quiere decir que la partícula del virus en si, se ve afectada por que el rayo UV afecta sus “coronas” que le permiten anclarse a otras células sanas y reproducirse. De esta forma el virus sigue vivo, pero por unas horas y no podrá afectar células externas o reproducirse. Eso si, es importante anotar que depende de muchos factores para lograr este resultado. No es lo mismo una pequeña radiación, a mucha radiación.
En la siguiente tabla 1, aprecien la cantidad de radiación que es necesaria para matar a un Coronavirus como el Covid 19:
Detengámonos por un minuto aqui: Lo que quiere decir esta tabla es que para tener una efectividad del 99%, debemos aplicar una radiación de UV-C de 1820 nanoW, que corresponde a 0.00002W. Y que pasa con el 1% restante? Es el virus que va a sobrevivir, y también a reproducirse.
Si deseo un 99.9% la radiación es de 2730uW que corresponde a 0.00003W
Tengan este factor en mente para el resto del artículo.
Que factores inciden para que una solución de rayos UV realmente sea efectiva para poder afectar al virus?
Factor 1: Velocidad del aire acondicionado
Cuando vamos a broncearnos a Cancún, Vallarta o Acapulco; no es lo mismo salir por 5 minutos a la playa; que durar toda la tarde sin protección solar. Lo mismo sucede con el virus. Las velocidades requeridas para que el virus esté el tiempo suficiente expuesto a la radiación, deben ser bajas y no altas. Esto quiere decir que la velocidad que se requiere para que realmente tenga un efecto las lámparas UV es que deba ser menor a los 2 m/seg.
Lo que esto quiere decir es que si colocamos las manejadoras de aire acondicionado, las unidades paquete o los minisplit con la mayor velocidad; el índice de afectación del virus será menor. Aquí es importante anotar que tanto afecta la velocidad con respecto a su eficiencia. Por supuesto los estudios disponibles no son muy actualizados, porque para el COVID 19 se requieren muchas investigaciones, y debido a lo reciente de la pandemia, no se han podido obtener de forma confiable estudios recientes. Los que estamos utilizando datan de 2002 haciendo referencia a SARS o a los Coronavirus en general.
Por ejemplo se ha logrado establecer que con una exposición de 30 seg, a rayos UV-C del coronavirus, el índice de efectividad es del 99,9%. El tema es que hacer para poder lograr lo mismo con unos segundos, que es realmente lo que dura una partícula tan pequeña como el COVID 19 al pasar frente a las lámparas ultravioleta?
En estas dos tablas anexas, se puede ver como cambia el nivel de radiación recibida dependiendo de dos tipos de lámparas UV. Una de baja potencia y otra de alta potencia, y como su efectividad baja en la medida en la cual el aire va más rápido.
En el estudio denominado “Determining Exposure Times for UV-C Irradiation of PPE Filtration Facemasks for Sterilization and Potential Reuse in Times of Shortages”, Dale A. Syphers, 2020. se hizo el análisis del tiempo requerido para inhabilitar al COVID 19 en unas superficies como son las máscaras N95, con varias radiaciones de onda UV. Y los mejores tiempos obtenidos fueron de 34 seg. Eso es excelente para una máscara? pero que pasa con el aire acondicionado?
Igualmente hay dos tecnologías de lámparas UV. Aquellas que utilizan mercurio, que son las más difundidas; y por supuesto ya se tiene en tecnología LED las mismas frecuencias de onda UV-C. Lo importante aqui es poder determinar la potencia, y el tiempo de exposición.
Conclusión del factor 1. La velocidad que tiene que tener el aire acondicionado para que pueda tener un factor de efectividad con UV-C es realmente muy baja, y aun así no se puede garantizar una efectividad del 99,9%.
Factor 2: Temperatura
Mucho se ha especulado, inclusive desde la casa blanca, en donde se tenía la esperanza que el virus COVID 19 fuera controlado durante el verano; pero esto lastimosamente no ha sido así.
Que ocurre con las lámparas UV y donde instalarlas? Pues la efectividad de las lámparas UV se da con ciertas temperaturas, no muy altas, y no muy bajas porque va a bajar la eficiencia y la cantidad de radiación expuesta. Lo malo es que casi siempre se instalan al frente del serpentín, en donde es mas baja en donde la radiación va a ser menor, bajando su desempeño. Mirar nuevamente las tablas 1 y 2 donde podrán ver dicho efecto.
Factor 3: Humedad
Hay varios estudios que hablan de la forma en la cual el CIVD 19 se comporta con la humedad, llegando a la conclusión que entre más alta la humedad, la reproducción del COVID 19 se ve entorpecida. Ahora bien, que pasa dentro de un aire acondicionado cuando le aplicamos rayos UV?
Resulta que la eficiencia de los rayos UV se ve disminuida cuando hay una mayor humedad en el ambiente. Esto implica que el virus que viaja dentro de esas partículas llamadas “droplets”, cuando pasa a través de los rayos UV se ve beneficiado, porque los rayos UV van a calentar el agua, y van a disminuir la humedad; y al mismo tiempo no llegarán de forma directa al virus; con lo cual le estaríamos ayudando a sobrevivir. Muchas manejadoras de aire acondicionado, unidades en paquete y mini splits no tienen un control de temperatura; con lo cual no podemos depender de solo las lámparas UV para hacer los procesos de desinfección del aire.
Factor 4: Reflectancia del lugar
Cuando se diseñan sistemas de lámparas UV, es necesario tener en cuenta que el virus se vea expuesto al 100% por rayos por todas partes. En este caso es importante anotar que entre más oscuro el material que va a rodear al rayo UV, será peor.
El siguiente gráfico muestra el nivel de radiación que cuando se tiene una lámina galvanizada:
Y la siguiente cuando se tiene recubrimiento o aislamiento en el ducto:
Las dos tablas anexas muestran el nivel de efectividad del rayo UV-C dependiendo si este esta ubicado dentro de una lámina de aluminio, o si el ducto tiene el recubrimiento de fibra de vidrio, que muchos han colocado para bajar el ruido del aire; y prevenir las condensaciones del mismo.
En resumidas cuentas vemos que su efectividad baja bastante dependiendo del material para reflejar los rayos UV dentro de un ducto, o inclusive dentro de un minisplit.
Conclusión del factor 3: La reflectancia si afecta bastante la efectividad de los rayos UV dentro del aire acondicionado o los ductos.
CONCLUSION GENERAL
El uso de rayos UV ha sido muy estudiado para el combate de virus, bacterias y similares. Es efectivo en la medida en la cual veamos que hay varios factores que indicen en su eficiencia. De acuerdo con la aplicación nuestra recomendación es:
a.- Para Minisplit: Se deben utilizar lámparas UV, asociadas con filtros que también detengan el virus.
b.- Para Unidades en paquete: Se pueden colocar lámparas UV dentro de las unidades, pero igual se deben complementar con sistemas de filtros que pueden ser FILTROS IONIZANTES o Filtros HEPA; o inclusive con sistemas especiales de filtros en los ductos utilizando también lámparas UV.
c.- Para las manejadoras de aire acondicionado, dependerá de su construcción pero igual la recomendación es utilizar lámparas UV junto con Filtros HEPA; o lámparas UV con filtros Ionizantes.
Fuentes:
1.- Defining the effectivenesss of uv lamps installed in circulating air ductwork
Douglas VanOsdell and Karin Foarde, 2002
2.- Ultraviolet air and surface treatment, Chapter 62, 2019 Ashrae Handbook—HVAC Applications.
3.- Determining Exposure Times for UV-C Irradiation of PPE Filtration Facemasks for Sterilization and Potential Reuse in Times of Shortages, Dale A. Syphers, Abril 6 2020.