Muchas personas usan máscaras en público para frenar la propagación de COVID-19, según lo recomendado por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades CDC. Sin embargo, las máscaras con válvulas de exhalación no retrasan la propagación de la enfermedad, y ahora, nuevasvideos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST muestran por qué.
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. Los videos se publicaron, junto con un artículo de investigación adjunto, en la revista Física de fluidos .
"Cuando comparas los videos uno al lado del otro, la diferencia es sorprendente", dijo Staymates. "Estos videos muestran cómo las válvulas permiten que el aire salga de la máscara sin filtrarlo, lo que anula el propósito de la máscara".
Las válvulas de exhalación, que hacen que las mascarillas sean más fáciles de respirar y más cómodas, son apropiadas cuando la mascarilla está diseñada para proteger al usuario. Por ejemplo, las máscaras con válvulas pueden proteger a los trabajadores del polvo en un sitio de construcción oa los trabajadores del hospital de los pacientes infectados.
Sin embargo, las máscaras que recomiendan los CDC para frenar la propagación del COVID están destinadas principalmente a proteger a las personas que no las usan. Reducen la propagación de la enfermedad al capturar las gotitas exhaladas que podrían contener el virus. Incluso las personas sin síntomas debenuse máscaras, según los CDC, porque es posible infectarse 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", dijo Staymates. "Pero si llevo una máscara conuna 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 detectar explosivos y narcóticos en aeropuertos e instalaciones de envío olfateando rastros de esos materiales en el aire.recientemente convirtió su experiencia en máscaras para ayudar a desarrollar nuevas formas de medir y mejorar su desempeño.
Staymates creó dos videos usando diferentes técnicas de visualización de flujo. El primer video fue creado usando lo que se conoce como un sistema de imágenes schlieren, que hace que las diferencias en la densidad del aire aparezcan en la cámara como patrones de sombra y luz.
Con un sistema de imágenes de 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. A la izquierda, Staymates lleva una máscara de respiración N95 con una válvula, que permite que el aire exhalado fluya hacia el ambiente sin filtrar. A la derecha, no hay válvula y el aire pasa a través de la máscara, que filtra la mayoría de las gotas.
Staymates creó el segundo video usando una técnica de dispersión de luz.
Para el segundo video, Staymates 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 rangode 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 brillantemente en la cámara.
A diferencia del video de Schlieren, este video muestra el movimiento de las gotas en el aire. A la izquierda, las gotas escapan sin filtrar a través de la válvula de una máscara N95. En el medio, no hay válvula y no se ve la respiración porque la máscaraha filtrado las gotas. A la derecha, no se usa máscara.
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 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 video.aire. Esta no es una medida verdadera del número de gotas porque el video bidimensional no puede capturar lo que sucede en el volumen tridimensional completo de aire. Sin embargo, los números resultantes proporcionan tendencias que se pueden analizar para comprender mejor la dinámica del flujo de aire dediferentes tipos de máscaras.
Este proyecto de investigación analizó solo un tipo de máscara con válvula; los diferentes tipos de máscaras con válvula funcionarán de manera diferente. Además, las máscaras que no se ajustan bien permitirán que algo de aire escape alrededor de la máscara en lugar de filtrarse a través de ella.comprometer el rendimiento de la máscara.
Pero el efecto principal de las válvulas es visible en estos videos. Staymates espera que los videos ayuden a las personas a comprender, de un vistazo, por qué las máscaras destinadas a frenar la propagación de COVID-19 no deberían tener válvulas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :