Comparación de la exposición a radiación ultravioleta confinada y aplicación de ozono gaseoso de forma aérea

Comparación de la exposición a radiación ultravioleta confinada y aplicación de ozono gaseoso de forma aérea

desinfeccion

Francisco García, director técnico de  Ensystex Spain realiza en este artículo una descripción técnica comparativa de dos métodos utilizados para la desinfección del aire, la radiación ultravioleta C (UVC) y el ozono gas, en lo relativo al control y evaluación de exposición durante su uso y a las dosis necesarias para inactivar virus frente a dosis de exposición máximas admisibles.

 

La radiación ultravioleta C (UVC) se está convirtiendo en el mejor mecanismo físico para eliminar microorganismos en superficies y en el aire. Para las primeras, se usan lámparas manuales que irradian luz UVC sobre las superficies y para el aire la mejor opción es la aspiración de aire hacia una cámara aislada irradiada con luz UVC. Esta segunda opción permite el mantenimiento en continuo de una acción esterilizante sobre el aire de un habitáculo. De esta manera la presencia de patógenos en el aire disminuye de manera exponencial desde el momento en que se conecta el equipo.

Mi intención en este artículo es realizar una descripción técnica de dos aspectos importantes tanto de la radiación UVC usada para esterilizar el aire como del ozono aplicado de forma gaseosa:

  1. El control y evaluación de la exposición durante su uso.
  2. Dosis necesarias para inactivar virus frente a dosis de exposición máximas admisibles.

Para realizar la comparativa voy a utilizar dos tipos de equipos:

  • AETAIRE - AIR 160, esterilizador de aire mediante radiación UVC en cámara aislada
  • generadores de ozono manuales.

Si nos remontamos a algunas decenas de años atrás y enfocamos la mirada hacia las plantas de tratamiento de aguas residuales y las potabilizadoras de agua, encontramos que el ozono y la luz ultravioleta han venido utilizándose hasta la fecha para eliminar olores, materia orgánica y patógenos en el agua. En el caso de la radiación UVC además existe otro ámbito donde es utilizada para la desinfección de superficies, utensilios y objetos donde la desinfección es un imperativo, como es el caso de quirófanos, por ejemplo.

Veamos el caso del equipo AETAIRE - AIR 160, esterilizador de aire mediante radiación UVC en cámara aislada.


1- COMO FUNCIONA

Un ventilador fuerza el aire de una estancia interior a pasar por una cámara cerrada donde se irradia luz UVC. Previamente el aire ha sido filtrado, eliminándose partículas sólidas como polvo y otras partículas entre 2 y 10 micras.

El aire desinfectado es impulsado fuera de la cámara junto con una emisión ingente de iones negativos que ayudan a mejorar la calidad del aire de la estancia. La dosis mínima de radiación dentro de la cámara es de 4,23 mJ/cm2 (para un caudal de 50 m3/h de aire) ó de 8,46 mJ/cm2 para 25 m3/h de aire).

Analicemos pues el primer punto del estudio comparativo:

1- Control y evaluación de la exposición durante su uso.

El factor responsable del efecto germicida en este caso es la radiación ultravioleta. Se trata de luz invisible para el ojo humano de una longitud de onda de 254 nm (UVC). Esta radiación electromagnética forma parte de las llamadas radiaciones ópticas no ionizantes. La exposición a estas radiaciones está regulada por el REAL DECRETO 486/2010, de 23 de abril, sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposición a radiaciones ópticas artificiales.

La exposición a la radiación UVC está limitada según los parámetros establecidos en dicho Real Decreto:

Donde Heff = exposición radiante efectiva ponderada (valor en unidades de energía / ud. de superficie). Es la energía máxima por unidad de superficie asociada a la radiación de luz ultravioleta a la que un trabajador puede estar expuesto durante una jornada de 8 h, teniendo en cuenta la sensibilidad que el organismo muestra hacia esa longitud de onda en concreto.

Eeff = es la irradiancia efectiva ponderada, que es la potencia irradiada por la fuente de luz por ud. de superficie pero ponderada según el valor de la longitud de onda. Para el caso de λ (longitud de onda) = 254 nm, el factor de ponderación es 0,5.

Para este equipo no existe exposición potencialmente peligrosa ya que la irradiación del aire se produce en la cámara oculta del equipo. No obstante, se ha realizado una evaluación de la fuga de luz UVC con el equipo encendido. Estos son los resultados:

Fugas de luz ultravioleta: Exposición a la radiación del prototipo “purificador AIR 160 para desinfección y esterilización” a una distancia diagonal hacia abajo de 30 cm a la izquierda, centro y derecha. El valor es de 1 µW / cm2 (una millonésima de watio por cm2).

La forma de calcular si la exposición a estos valores de radiación es peligrosa o no, según el Real Decreto 486/2010, es la siguiente:

  1. Calculamos la irradiancia efectiva(1): Eeff = 1 µW / cm 2 x 0,5 x cos (Θ) (2)= 0 µW / cm 2
  2. Calculamos el tiempo necesario para que esta irradiancia sea peligrosa o no tolerable según el cuadro de arriba. Si ese valor es igual o inferior a 8 horas entonces quedaría calificada como exposición peligrosa. Veámoslo:

Δt = Heff / Eeff. En este caso tendremos:

Δt = 0,003 (J/cm2) / (0 (W/cm2) = ∞

Esto significa que una persona puede permanecer sin problemas al lado del equipo ya que la tenue luz que se escapa hacia abajo es perpendicular a la posición de las personas.

(1) donde Eλ es la irradiancia, S(λ) es el factor de ponderación que depende de la longitud de onda y para 254 nm el valor es de 0,5. Eeff es la irradiancia efectiva resultante a la que quedamos expuestos en función del tipo de radiación y de la sensibilidad a esa λ. Δλ es el ancho de banda de longitud de onda, que para una única longitud de onda su valor es de 1.

(2) Θ es el ángulo que forma la dirección de la radiación con el punto de exposición. En este caso el ángulo es superior a 90 º para una situación normal donde las personas no se sitúan debajo del equipo

2- Dosis necesarias para inactivar virus frente a dosis de exposición máximas admisibles

Existen cientos de publicaciones sobre estudios de eficacia de la radiación UVC frente a microorganismos en medio aéreo. En este cuadro he resumido algunos datos:


3.https://cfpub.epa.gov/si/si_public_file_download.cfm?p_download_id=459254&Lab=NHSRC
4.Disponible a petición

Dado que el valor de radiación de 4,23 mJ/cm2 o 8,46 mJ/cm2 se produce dentro de la cámara y el valor de fuga de radiación fuera del equipo es despreciable, podemos afirmar que no existe riesgo para las personas utilizando una dosis realmente efectiva contra patógenos en el interior del equipo.

 

Veamos el caso ahora de los generadores manuales de ozono.

1- COMO FUNCIONAN

Se utiliza el denominado método de corona, que se basa en la acción de un arco eléctrico en presencia de una alta concentración de oxígeno. En estas condiciones se forma O3, el cual es emitido por el tubo de salida para ser asperjado al ambiente y poner en contacto con los elementos a tratar. Los voltajes requeridos son de 110 voltios para generadores pequeños y 220/440 para generadores grandes. Este voltaje es elevado a 25000 voltios con frecuencias de 1000 Hz (según modelos). Aproximadamente el 2% del oxígeno presente (en peso) en la corriente de aire se transforma en ozono. Si se usa oxígeno puro como fuente, entonces se puede generar una corriente que contenga del 5 al 7% (Vol. /Vol.) de ozono. El caudal máximo puede llegar a ser de hasta 4000 mg/h.

El ozono, por ser un gas fuertemente oxidante, puede resultar explosivo en la reacción con otras substancias o por su propia descomposición. Las mezclas de ozono-oxígeno pueden resultar explosivas a partir de concentración del 10% en volumen a 1 atm. Estas propiedades del ozono hacen que su utilización deba realizarse en ambientes ventilados, bajo un estricto control de fugas en las instalaciones y con detectores de ozono. La ficha de seguridad del ozono fija un valor límite de exposición de 0.1 p.p.m. (International Programme on Chemical Safety e Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo 2009).

La forma de convertir p.p.m. de ozono a unidades de masa / volumen y viceversa serían las siguientes:

1- Control y evaluación de la exposición durante su uso.

El ozono es tóxico y corrosivo. En el aire concentraciones mayores de 1 mg/L respiradas durante un cierto tiempo producen daños en el sistema respiratorio. Concentraciones de 9 mg/L producen congestión y edema pulmonar que puede requerir varios meses para su recuperación.

Durante el uso de ozonizadores es recomendable realizar mediciones ambientales mediante dispositivos electrónicos específicos.


El tiempo de vida media del ozono en el aire es mucho mayor que en el agua y varía según esta tabla :


Fuente: https://www.lenntech.es/biblioteca/ozone-decomposition.htm

lo cual significa que el ozono gaseoso en ambientes interiores debe ser aplicado con la precaución necesaria y ventilar muy bien después del transcurso del plazo de seguridad.

El INSHT establece valores límite de exposición al ozono en función del tipo de trabajo realizado:

No se deben superar pues exposiciones a concentraciones de ozono superiores a 0,05 ppm durante 8 horas. La OMS recomienda un máximo de exposición durante 8 h. de 100 µg/m3 = 0,1 mg/m3 = 0,05 ppm.

Un caudal de 4000 mg/h de ozono aplicado en una estancia de unos 100 m3 (unos 40 m2) produce unas 20 ppm por hora si referimos al volumen de la estancia, aunque hay que tener en cuenta que el ozono es más pesado que el aire y tiende a depositarse en el suelo por lo que estos niveles son mucho mayores.

2- Dosis necesarias para inactivar virus frente a dosis de exposición máximas admisibles


5.https://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/S04.pdf

En este caso existe posibilidad de exposición debido a que la aplicación se realiza de forma abierta y directa sobre las superficies a desinfectar, por lo que en caso de no cumplir el plazo de seguridad o ventilación necesarios, existirá riesgo de exposición. Esto es debido a que la persistencia del ozono en el aire es muy alta comparativamente con su persistencia en el agua.

Sin embargo, es poco probable que la exposición llegue a niveles peligrosos según la tabla del INSHT, debido al elevado tiempo que sería necesario permanecer en la estancia. No obstante, una deficiente ventilación o una mala elección de EPIS, puede poner en peligro a las personas.

Para el ozono, el valor límite es de 0,1 ppm (0,2 mg/m3) y el límite máximo es de 0,3 ppm (0,6 mg/m3) (AFS 2015:7). Según el Consejo, el ozono no es cancerígeno ni alergénico y no afecta a la reproducción, ni es fácilmente absorbido por la piel.

Los niveles de ozono por encima de 0.3 ppm irritan el tracto respiratorio y las membranas mucosas del ojo, mientras que niveles en torno a 100 ppm son muy tóxicos en cuestión de minutos.

Los efectos sobre la salud dependerán del grado de exposición al ozono (tiempo y cantidad)(7)
7. https://www.sanitas.es/sanitas/seguros/es/particulares/biblioteca-de-salud/prevencion-salud/efectos-ozono.html

 


Francisco García
Responsable Técnico Ensystex Spain SL, Mayo  2020

Para más información, contactar con Ensystex Spain +34 960 067 087 –

 

 

 

Fuentes:

 

 

 
 
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