Ciencia para todos T03E06: Los purificadores de aire con filtro HEPA para las aulas

Por Francisco R. Villatoro, el 16 octubre, 2020. Categoría(s): Astrofísica • Ciencia • Docencia • Noticias • Physics • Podcast Ciencia para Todos (SER) • Recomendación • Science ✎ 1

Te recomiendo escuchar el podcast del episodio T03E06, «¿Qué nos dice la ciencia sobre los purificadores de aire contra la COVID?», 15 oct 2020 [11:25], del programa de radio “Ciencia para todos”, en el que participo junto a Enrique Viguera (Universidad de Málaga), coordinador de Encuentros con la Ciencia. Esta sección semanal del programa “Hoy por Hoy Málaga” presentado por Esther Luque Doblas, se emite todos los jueves en la Cadena SER Málaga (102.4 FM) entre las 13:00 y 14:00 horas (no tiene hora fija de emisión en directo, pero suele ser entre las 13:05 y las 13:15). Enrique y yo hemos intervenido desde nuestras propias casas.

Recomiendo leer a Francisco Javier Pérez Soriano, «Ventilación como forma de disminuir la propagación del coronavirus SARS-CoV-2 en un centro educativo,» Blog Prevención Docente, 25 sep 2020 [PDF Google Docs]; Francisco Javier Pérez Soriano, «Estudio sobre ventilación realizado en un aula de Secundaria,» Blog Prevención Docente, 25 sep 2020 [PDF Google Docs]; «El Gobierno publica recomendaciones sobre el uso de sistemas de climatización y ventilación para prevenir la expansión del COVID-19», Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico [web]; Joseph Allen, Jack Spengler, …, Jose Cedeno-Laurent, «Guía en 5 pasos para medir la tasa
de renovación de aire en aulas,» Harvard Healthy Buildings Program (aug 2020) [PDF].

Escucha «¿Qué nos dice la ciencia sobre los purificadores de aire contra la COVID?» [11:25] en Play SER.

Por cierto, el audio del episodio T03E05, «Los agujeros negros en el Premio Nobel de Física de 2020», 08 oct 2020, no está disponible en la web de SER Málaga. En dicho episodio hablamos de los agujeros negros protagonistas del Premio Nobel de Física de 2020. Y aprovechamos la ocasión para entrevistar al astrofísico malagueño Alberto J. Castro-Tirado, profesor de investigación en el Instituto Astrofísico de Andalucía; experto en el estudio de los brotes de rayos gamma de larga duración que se emiten durante la formación de agujeros negros por colapso de estrellas masivas; Alberto fue coautor del descubrimiento del agujero negro estelar más masivo de nuestra galaxia.

Fuente: Javier Perez Soriano http://www.prevenciondocente.com (https://tinyurl.com/y43lgxhb)

Esther: Buenas tardes, Francis y Enrique. En los grupos de madres y padres de los colegios solo se habla de purificadores de aire con filtros HEPA. Para garantizar la seguridad de los menores muchos se agarran a un clavo ardiendo. Francis, ¿qué nos dice la ciencia sobre los purificadores de aire con filtro HEPA?

Francis: Lo primero, Esther, HEPA (con H) son las siglas en inglés de Alta Eficiencia contra las Partículas Aéreas (High Efficiency Particulate Air). Un purificador de aire HEPA, es una máquina que aspira aire y lo hace pasar a través de un filtro HEPA que tiene una gran capacidad de filtrado de pequeñas partículas: tienen una serie de huecos que dejan pasar el aire, pero  no las partículas de un determinado tamaño. Estos filtros HEPA se usan en los quirófanos en los hospitales y en las cabinas de pasajeros de los aviones, aunque se usan los de muy alta calidad con una eficacia del 99.99 %. Los equipos portátiles con filtro HEPA suelen filtrar algo menos, pero siempre tiene que ser por encima del 99.97 % para que sean HEPA.

Una cosa que hay que recordar es que en los quirófanos y actualmente en los aviones se usan mascarillas. De hecho, la EASA (Agencia Europea de Seguridad Aérea) recomienda que se use siempre la mascarilla, aunque los filtros HEPA de las cabinas son de alta calidad y mucho más que los filtros de los equipos portátiles. En las aulas en las que se instalen equipos portátiles con filtro HEPA no hay que relajar las medidas: siempre hay que usar mascarilla y mantener el distanciamiento físico.

Esther: La publicidad de algunos fabricantes de equipos portátiles purificadores de aire con filtros HEPA se afirma que son capaces de filtrar virus y bacterias. Enrique, ¿puede filtrarse el coronavirus con un filtro HEPA?

Enrique: Es muy importante que los purificadores de aire portátiles cumplan la normativa europea UNE-EN 1822. Es muy fácil comprar un purificador de aire portátil por internet, pero hay que asegurarse que tenga un filtro HEPA que cumple con esta norma (UNE 18-22). Y hay que tener cuidado con los filtros EPA (sin hache) que son de peor eficacia.

Un filtro HEPA que cumple la norma mencionada filtra el 99.97 % de las partículas con tamaño mayor de 0.3 micras (o micrómetros). Por tanto, pueden filtrar todo tipo de partículas suspendidas en el aire como polvo, polen, moho, bacterias y microgotas de los aerosoles que transportan al coronavirus. Pero ojo hay que recordar que los coronavirus tienen un tamaño de unas 0.1 micras, luego los filtros HEPA no son capaces de filtrar las partículas virales del coronavirus con este tamaño de poro. Solo filtran las microgotas de los aerosoles que pueden contener partículas virales.

Medida de CO₂ en un aula de 60 m² con 29 estudiantes y un docente realizada el 8 de octubre de 2020 con las siete ventanas de tipo correderas abiertas (una hoja de cada una de ellas al ser de tipo corredera) y con la puerta del aula abierta. Realizada por Javier Pérez Soriano http://www.prevenciondocente.com (https://tinyurl.com/y2vwrrc5)

Francis: Así es, Enrique, por eso los fabricantes oficiales no pueden indicar en su publicidad que filtran el coronavirus y hay que sospechar de los que lo afirman en su publicidad. Como comparación, un cabello humano tiene un grosor medio de 100 micras, así que el virus es 1000 veces más pequeño y los filtros HEPA filtran microgotas con un tamaño hasta 300 veces más pequeñas que un cabello humano.

Se sabe que los aerosoles, cuyas microgotas tienen un tamaño menor de 5 micras, unas 20 veces más pequeñas que un cabello humano, pueden estar en suspensión en el aire durante muchas horas y que si contienen partículas virales estas se mantenerse viables o infectivas durante varias horas. Los filtros HEPA pueden filtrar estas microgotas, pero no las partículas virales que son demasiado pequeñas.

Esther: Algunas máquinas purificadoras de aire afirman que tienen lámpara de ultravioleta C y generación de ozono para eliminar los virus. Enrique, ¿son capaces estos equipos de eliminar los coronavirus?

Enrique: Las lámparas de ultravioleta C (UVC) se usan en hospitales para desinfectar material sanitario y se sabe que son capaces de inactivar el coronavirus. El problema es que se requiere del orden de un minuto para desactivar al coronavirus, por ello son poco útiles en las máquinas purificadoras de aire; en ellas partículas virales del aire pasan muy rápido por el filtro y reciben la luz ultravioleta durante muy poco tiempo; por ello no garantizan que sean capaces de eliminar los coronavirus del aire.

No se ha demostrado que el ozono pueda desactivar el coronavirus, incluso así lo afirma la Asociación Internacional del Ozono (IOA por sus siglas en inglés) que advierte en su página web que no existen pruebas de la eficacia del ozono contra el coronavirus. Aunque algunas purificadoras de aire incluyen una tecnología de filtrado con ozono, no es recomendable usar equipos que en locales con presencia de personas. Las autoridades sanitarias en España tampoco recomiendan su uso, porque cualquier filtración del ozono fuera del aparato podría ser peligrosa para los estudiantes.

Esther: Muchos padres se preguntan si estas máquinas portátiles purificadoras del aire pueden limpiar todo el aire de un aula cuando el tamaño de su filtro parece muy pequeño. Francis, ¿una máquina portátil como la que están comprando muchas AMPA es capaz de filtrar todo el aire de un aula con unos 20 estudiantes y el profesor?

Francis: La instalación de una o varias máquinas portátiles con filtros HEPA debe ser dimensionada con un técnico competente. El parámetro más importante por el que hay preguntar al fabricante de la máquina (lo que ingenieros llaman la figura de mérito) es la tasa de renovación de aire (CADR, siglas en inglés de Clean Air Delivery Rate) que se mide en metros cúbicos por hora. Una máquina portátil alcanza una CADR entre 300 y 500 metros cúbicos/hora. Muchos fabricantes indican en su lugar el número de recambios de aire por hora (ACH siglas en inglés Air Changes per Hour), pero este número se calcula para una habitación típica y hay que tener cuidado con él porque un aula no es una «habitación típica».

La norma DIN 1946 sobre la ventilación de espacios públicos recomienda que en un aula con estudiantes haya entre 5 y 7 renovaciones de aire por hora. Un aula típica de 6 por 8 metros cuadrados y unos 2 metros de altura tiene un volumen de aire de unos 100 metros cúbicos. Con una máquina portátil con un CADR (tasa de renovación de aire) de 400 se obtendría dividiendo un ACH de 400/100 = 4, por debajo del valor recomendado. En muchas aulas habrá que instalar al menos dos máquinas.

Lo más recomendable es recurrir a un técnico competente que realice un análisis detallado de cada aula y determine los lugares más adecuados donde deben colocarse las máquinas y ofrezca recomendaciones sobre apertura de ventanas y puertas, ventilación cruzada y otros aspectos importantes que siempre se deben tener en cuenta.

Medida de CO₂ en un aula de 60 m² con 29 estudiantes y un docente realizada el 9 de octubre de 2020 con las ventanas cerradas (primeras 3 horas) o ligeramente abiertas (segundas 3 horas) usando dos equipos portátiles con filtros HEPA (que deberían grantizar un proceso de filtrado de 7.5 cambios de aire por hora. Realizada por Javier Pérez Soriano http://www.prevenciondocente.com (https://tinyurl.com/y2vwrrc5)

Enrique: Francis, por lo que cuentas, la compra de un aparato portátil puede parecer una buena idea para los miembros del AMPA del centro, pero es una medida ineficaz sino se realiza una compra con garantías y si no se dimensiona bien la instalación. Lo más recomendable es que los centros académicos que quieran instalar máquinas de purificación de aire con filtros HEPA soliciten un proyecto de un técnico especialista.

Francis: Enrique, y me he quedado corto. El Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico publicó en sus recomendaciones sobre el uso de sistemas de climatización y ventilación para prevenir la expansión de la COVID-19 que la renovación de aire debía alcanzar en los lugares públicos un flujo mínimo de 12,5 litros por segundo y por ocupante, o sea, 45 metros cúbicos por hora y por ocupante, que es el valor que el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios atribuye a un aire de buena calidad. En un aula con 24 estudiantes y el profesor (25 personas) multiplicando 45 por 25 se obtiene 1125 metros cúbicos por hora, que con máquinas con CADR de 400 requiere al menos tres máquinas.

Estos cálculos son sencillos, pero mi recomendación no se que sean realizados por padres o profesores, sino que se recurra a un técnico competente que realice un estudio riguroso de cada aula. Para ello debería medir el flujo de aire en cada aula con un balómetro, así como el de los equipos que se pretenden instalar, y la concentración de CO₂ en diferentes puntos con el aula ocupada.

Esther: Estos números son abrumadores. Por lo que contáis parece que comprar un equipo portátil de purificación de aire equipado con un filtro de alta eficiencia HEPA es poco útil en la mayoría de las aulas. Francis, ¿se aconseja el uso de estos equipos en algún caso?

Francis: Por supuesto, si el aula presenta dificultades para obtener una ventilación satisfactoria, se aconseja el uso de varios equipos portátiles ubicados en los lugares adecuados del aula. Lo repito mucho, pero creo que es importante dejarlo claro, hay que recurrir a un técnico competente que dimensione la instalación de los equipos y que realice un estudio de los lugares del aula más adecuados para la colocación de dichos aparatos.

La compra de equipos por parte del AMPA, sin asesoramiento técnico, por ejemplo en internet, se desaconseja. Además, la instalación debe ser mantenida de forma periódica, para garantizar el correcto funcionamiento de los filtros y de todo el sistema. Un profesional es quien debe aconsejar cuándo, cómo y quién debe hacer todas estas labores de mantenimiento.

Enrique: Y no olvidemos que hay que tener mucho cuidado con los purificadores de aire que usan filtros HEPA que no están homologados. Además, insisto, siempre hay que usar estos purificadores de aire como complemento, nunca como sustitución del uso de mascarillas, mantener la distancia de seguridad y, si es posible, hacer ventilaciones cruzadas y que entre aire del exterior.

Esther: Francis, Enrique, por lo que contáis, abrir las ventanas de vez en cuando, para favorecer la ventilación cruzada que aporte la mayor cantidad de aire del exterior es lo más recomendable. Aunque pueda generar cierta incomodidad por las corrientes de aire, o la sensación térmica no sea apetecible, la renovación de aire por ventilación cruzada es la mejor solución para limpiar el aire de un aula.

Despedida y cierre.

Nota: En un avión se renueva todo el aire de la cabina cada 3 minutos, lo que quiere decir que cada hora los pasajeros y la tripulación respiran aire nuevo 20 veces por hora. El aire circula en un circuito desde los maleteros de la parte superior de cada fila de asientos hasta el suelo bajo estos asientos, así se evita que el aire pasa de un pasajero el que tiene delante o al que tiene detrás. Implementar un sistema similar al de un avión en un aula es inviable por su coste desorbitado.

GUIÓN DEL EPISODIO T03E05: «Los agujeros negros en el Premio Nobel de Física de 2020»

Esther: Buenas tardes, Francis y Enrique. Los científicos estáis de enhorabuena en la gran semana de la ciencia, en la que se anuncian los premios Nobel de ciencias. Ayer se anunció el Premio Nobel de Química para la edición genética CRISPR. El padre de las CRISPR, el español Francis Mojica (de la Universidad de Alicante) no fue galardonado. Enrique, ¿una gran desilusión para los genetistas españoles?

Enrique: Se ha premiado a la herramienta de edición genética CRISPR, olvidando la investigación básica que fue necesaria mucho antes. Mojica ha dicho que está muy orgulloso del premio porque para él CRISPR «es como un hijo de triunfa en la vida». La candidatura de Mojica al Premio Nobel es lo más próximo que España va a estar del Nobel en las próximas décadas; una pena que no haya podido ser.

Esther: Francis, los físicos, por el contrario, estáis de enhorabuena porque el Premio Nobel de Física ha premiado a los agujeros negros. ¿Qué te parece el premio?

Francis: Toda una sorpresa, este año nadie esperaba que el Nobel de Física fuera hacia la Astrofísica, ya que el año pasado se premió a un cosmólogo (Jim Peebles) y a los descubridores de los primeros exoplanetas (Michel Mayor y Didier Queloz). Y la sorpresa ha sido mayúscula porque se ha premiado a físico matemático, el famoso Roger Penrose, por demostrar que la existencia de los agujeros negros es inevitable en la teoría de la relatividad general de Einstein. Nadie esperaba que un doctor en matemáticas como Penrose ganara el Nobel de Física; quizás, si Stephen Hawking estuviera vivo habría compartido el galardón con Penrose.

Esther: También se ha premiado a una mujer, la estadounidense Andrea Ghez, la cuarta mujer en recibir el Premio Nobel de Física. Más aún, este año es el primero en el que hay dos mujeres vivas con el Premio Nobel de Física. Francis, ¿la doctora Ghez también estudia agujeros negros?

Francis: Así es, Esther, Andrea Ghez era una de las cinco mujeres vivas firmes candidatas al Premio Nobel desde hace una década y por fin ha obtenido el merecido galardón. Lo ha recibido junto a su competidor, el alemán Reinhard Genzel. Ambos llevan estudiando las estrellas que orbitan el agujero negro supermasivo que hay en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, con objeto de usar su movimiento para determinar las propiedades de dicho objeto compacto.

Sagitario A* es un agujero negro de 4 millones de masas solares, pero es extremadamente pequeño. Su radio es el 8 % del radio de la órbita de la Tierra, cuando la órbita del planeta Mercurio es el 40% de la de la Tierra; un tamaño de solo 17 veces el radio del Sol, a pesar de tener 4 millones de veces su masa.

Esther: Hoy tenemos al teléfono al astrofísico malagueño Alberto Castro-Tirado, profesor de investigación en el Instituto Astrofísico de Andalucía y experto en agujeros negros [Saludos a Alberto] ¿Tú has investigado en agujeros negros supermasivos?

Alberto: [Resumen muy breve de lo que recuerdo que contestó] Nos comentó que publicó el descubrimiento de un objeto que más tarde se comprobó que era un agujero negro supermasivo, pero que su especialidad son los agujeros negros estelares que presentan chorros relativistas, que se usan como modelos en nuestra galaxia de los agujeros negros supermasivos en los núcleos galácticos activos de galaxias lejanas.

Enrique: Muchos agujeros negros supermasivos emiten enormes chorros de materia. El que tenemos en el centro de nuestra galaxia parece que no está activo, pero podría activarse en el futuro. Alberto, ¿crees que podría ser peligroso para la vida en la Tierra?

Alberto: [Resumen muy breve de lo que recuerdo que contestó] Nos comenta que los chorros relativistas en los núcleos galácticos activos son transversales al plano galáctico, con lo que estamos protegidos. Y nos habla de cómo se producen en los discos de acreción de materia de los agujeros negros que él estudia.

Esther: España es toda una potencia a nivel internacional en Astrofísica. Las investigaciones realizadas desde los Institutos Astrofísicos de Andalucía y de Canarias aparecen los medios de forma muy habitual. Alberto, ¿crees que hay astrofísicos españoles que son candidatos a un futuro Premio Nobel de Física?

Alberto: [Resumen muy breve de lo que recuerdo que contestó] Comenta que a la astrofísica desde España le falta liderar grandes proyectos y colaboraciones internacionales. Que solo gracias a dicho liderazgo se podrán aspirar a obtener Premios Nobel en un futuro.

Enrique: Nos recuerda que este año Alberto iba a impartir una charla en Málaga en el ciclo Encuentros con la Ciencia titulada “El futuro de la Tierra y del Universo” pero que se pospuso por la pandemia.

Esther: [Coda final y despedida]



1 Comentario

  1. Investigadores de la Universidad de Minnesota realizaron una prueba con filtros hepa de grado más alto disparando partículas de plata de 3 a 20 nanómetros, 5 a 30 veces más pequeñas que el coronavirus y el resultado es que capturaron 99,99% de las partículas de menos de 5 nanómetros. En este artículo de l NASA explican que los filtros hepa filtran el 100% de los virus (https://ntrs.nasa.gov/citations/20170005166).

    No tienen suficientes problemas los colegios para encima contratar a un técnico que valore las aulas. Lo que tienen que hacer las AMPAS es informarse bien antes de lo que compran. Y sí, los purificadores son eficaces para eliminar los virus, aunque es muy importante ventilar las aulas también.

    Cuanto gusta hablar a algunos sin tener toda la información.

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