viernes 4/12/20

Las mascarillas con válvulas de exhalación no ralentizan la propagación del COVID-19

Estos videos muestran cómo las válvulas permiten que el aire salga de la máscara sin filtrarlo, lo que frustra el propósito de la máscara

Las mascarillas con válvulas de exhalación no ralentizan la propagación del coronavirus según demuestran nuevos videos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos, según publican los investigadores en la revista 'Physics of Fluids'.

Los videos, que muestran patrones de flujo de aire a través de máscaras con y sin válvulas de exhalación, fueron creados por el ingeniero de investigación del NIST, Matthew Staymates.

"Cuando comparas los videos uno al lado del otro, la diferencia es sorprendente --destaca Staymates--. Estos videos muestran cómo las válvulas permiten que el aire salga de la máscara sin filtrarlo, lo que frustra el propósito de la máscara".

Las válvulas de exhalación, que hacen que las máscaras sean más fáciles de respirar y más cómodas, son apropiadas cuando la máscara está destinada a proteger al usuario. Por ejemplo, las máscaras con válvulas pueden proteger a los trabajadores del polvo en un sitio de construcción o a los trabajadores del hospital de los pacientes infectados.

Sin embargo, las máscaras que recomiendan los CDC para ralentizar la propagación del COVID están destinadas principalmente a proteger a otras personas además del usuario. Reducen la propagación de la enfermedad al capturar gotitas exhaladas que podrían contener el virus. Incluso las personas sin síntomas deben usar mascarillas, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de Estados Unidos, porque es posible estar infectado pero no mostrar síntomas.

"No uso una máscara para protegerme. La uso para proteger a mi vecino, porque podría ser asintomático y transmitir el virus sin siquiera saberlo --recuerda Staymates--. Pero si llevo una máscara con una válvula no estoy ayudando".

Staymates es un experto en técnicas de visualización de flujo que le permiten capturar el movimiento del aire en la cámara. Su investigación habitual involucra nuevas tecnologías para la detección de explosivos y narcóticos en aeropuertos e instalaciones de transporte olfateando rastros de esos materiales en el aire. Recientemente, giró su experiencia hacia las máscaras para ayudar a desarrollar nuevas formas de medir y mejorar su desempeño.

Staymates creó dos videos utilizando diferentes técnicas de visualización de flujo. El primer video se creó utilizando lo que se conoce como un sistema de imágenes Schlieren, que hace que las diferencias en la densidad del aire se muestren en la cámara como patrones de sombra y luz.

Con un sistema de imágenes Schlieren, la respiración exhalada se vuelve visible porque es más cálida y, por lo tanto, menos densa que el aire circundante. Este video solo muestra el movimiento del aire en sí, no el movimiento de las gotas exhaladas en el aire y muestra que, mientras una mascarilla N95 con válvula permite que el aire exhalado fluya al ambiente sin filtrar, mientras en la que no tiene válvula el aire pasa a través de la mascarilla, que filtra la mayoría de las gotas.

Staymates creó el segundo video utilizando una técnica de dispersión de luz para el que construyó un aparato que emite aire a la misma velocidad y tempo que un adulto en reposo, luego conectó ese dispositivo a un maniquí. Como sustituto de las gotas exhaladas, el aire transporta gotas de agua en un rango de tamaños típicos de las gotas que las personas emiten en su respiración al exhalar, hablar y toser. Una luz LED de alta intensidad detrás del maniquí ilumina las gotas en el aire, lo que hace que dispersen la luz y se vean brillantes en la cámara.

En contraste con el primero, este video muestra el movimiento de gotas en el aire. Muestra cómo las gotas escapan sin filtrar a través de la válvula de una máscara N95. mientras que en la que no hay válvula no se ve la respiración porque la máscara ha filtrado las gotas.

El uso de un maniquí y un aparato respiratorio mecánico permitió a Staymates observar los patrones de flujo de aire mientras mantenía estable la frecuencia respiratoria, la presión del aire y otras variables.

Además, los videos producidos por la dispersión de la luz pueden ser analizados por una computadora de una manera que las imágenes schlieren no pueden. Staymates escribió un código de computadora que calculó la cantidad de píxeles brillantes en el video y lo usó para estimar cuántas gotas había en el aire.

Esta no es una medida real del número de gotas porque el video bidimensional no puede capturar lo que está sucediendo en el volumen de aire tridimensional completo. Sin embargo, los números resultantes proporcionan tendencias que se pueden analizar para comprender mejor la dinámica del flujo de aire de diferentes tipos de máscaras.

Este proyecto de investigación analizó solo un tipo de máscara con válvula. Los diferentes tipos de mascarillas con válvulas funcionarán de manera diferente. Además, las que no se ajustan bien permitirán que se escape algo de aire alrededor de la máscara en lugar de filtrarse a través de ella. Esto también puede comprometer el rendimiento de la mascarilla.

Pero el efecto principal de las válvulas es visible en los videos. Staymates espera que los videos ayuden a las personas a comprender, de un vistazo, por qué las máscaras destinadas a frenar la propagación del COVID-19 no deberían tener válvulas.