Sensor mide la eficacia de la ventilación en espacios cerrados para evitar contagios
El dispositivo, desarrollado por investigadores de la UNTREF, detecta en tiempo real niveles aceptables de dióxido de carbono en el ambiente y resulta cinco veces más rápido y sensible que otros similares.
13-07-2021
Investigadores de la Universidad Nacional de Tres de Febrero (UNTREF) y de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), en el marco de la carrera de Ingeniería Ambiental y de la Licenciatura en Higiene y Seguridad del Trabajo, desarrollaron un dispositivo acoplado con un sistema de alarmas visuales y sonoras que mide la calidad del aire, en tiempo real, según el nivel de dióxido de carbono (CO2) presente en el ambiente. Con el dispositivo se busca reducir la posibilidad de contagio de la covid-19 en espacios cerrados como aulas, oficinas, salas de espera de centros de salud, etc.
Ventilar los ambientes es una de las medidas de prevención para evitar el contagio del virus. Para desarrollar el dispositivo el grupo de investigación de Aerogeneradores y Materiales “AeroMat” de la UNTREF partió de la pregunta acerca del nivel de calidad de aire que se debe mantener en este contexto para evitar contagios, es decir medir la eficacia de la ventilación.
El dióxido de carbono es un gas incoloro, denso y poco reactivo más pesado que el aire que emiten las personas mientras respiran. La OMS recomienda que los niveles de concentración de CO2 en interiores no excedan las 1000 ppm (partes por millón). Por otra parte, un estudio realizado en la Universidad de Taipei (Chun-Ru Du, 2019), sobre la incidencia de contagios de tuberculosis en universidades, descubrió que al aumentar la ventilación de los ambientes, disminuía la concentración de dióxido de carbono a niveles entre 600-1000 ppm y en consecuencia se reducía el riesgo de contagio en un 97 %.
“El fenómeno que explica esta relación es que el ser humano al exhalar emite concentraciones de dióxido de carbono que, si se está en un lugar cerrado, se acumulan. Si en este espacio hay muchas personas el nivel de emisión se multiplica y por ende la concentración de dióxido de carbono aumenta. A medida que la concentración de este gas aumenta también lo hace el porcentaje de veces que este aire ya ha sido inhalado y expirado por otras personas (aire viciado)”, explicó el doctor Lucio Ponzoni, docente e investigador de la UNTREF y la CNEA, a cargo del equipo de trabajo.
“En los comienzos de la pandemia por el virus de la covid-19 se creía que la principal vía de contagio era solo a través de superficies contaminadas y de las gotitas expulsadas al toser o estornudar, sin embargo estudios recientes llevados a cabo por especialistas en la temática indican que la principal vía de contagio del virus se produce al respirar el aire exhalado por una persona contagiada, en consecuencia este riesgo se incrementa en espacios cerrados o poco ventilados”, comentó el ingeniero Julio Sola, coordinador de las Carreras de Ingeniería Ambiental y Licenciatura en Higiene y Seguridad del Trabajo.
Teniendo en cuenta las recomendaciones del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y de la Organización Mundial de la Salud, el dispositivo diseñado por los investigadores de la UNTREF muestra los valores de concentración de dióxido de carbono y su influencia en el riesgo de contagio emitiendo una luz led y un sonido para cada caso.
“El diferencial de este equipo es que permite medir si realmente la ventilación que se genera en forma natural, a partir de la apertura de puertas y ventanas, es realmente eficaz. Es decir, si la renovación que se produce por esa circulación de aire es la recomendada”, aclaró Julio Sola.
El dispositivo fue pensado para ser utilizado en espacios cerrados como aulas con una dimensión aproximada de 25 metros cuadrados. De esta manera el sensor servirá para garantizar la vuelta a la presencialidad de las clases en la Universidad de forma más segura. “Nos interesa que este dispositivo esté presente en cada una de las aulas para poder monitorear de forma constante el nivel de calidad del aire mientras se vayan desarrollando las clases presenciales”, comentó Sola.
Cuando la concentración es de 400 a 600 ppm la calidad de aire es aceptable y se enciende una luz verde. Si pasa de 600 a 1000 ppm, el riesgo de contagio aumenta, por lo cual se recomienda ventilar el ambiente, y se enciende una luz amarilla. Finalmente si la concentración es mayor a 1000 ppm, el riesgo de contagio es muy alto, se recomienda evacuar el ambiente y ventilarlo para disminuir los valores de CO2. En ese caso se enciende una luz roja y se emite un sonido mediante el módulo buzzer.
De acuerdo con los investigadores tras las pruebas llevadas a cabo en el laboratorio de Perfil Alar de la UNTREF y la CNEA, este sensor resulta cinco veces más rápido que los existentes en el mercado y con una mayor sensibilidad. “La diferencia con otros dispositivos similares radica en cómo realiza la toma de la medición de la muestra de aire ya que la misma se realiza en forma dinámica. El aparato posee una cámara de mezcla, donde se ubica el sensor, desarrollada exclusivamente para tomar una medición más precisa y en menor tiempo que el resto de los aparatos”, aclaró el ingeniero Ponzoni.
Construido con impresión 3D y un bioplástico como el PLA (ácido poliláctico), el modelo, parecido a una copa de vidrio, fue diseñado empleando modelos computacionales de simulación de fluidos y ensayos en modelos de túnel de viento. Los sensores del dispositivo se encuentran en una cámara de mezcla de geometría variable, lo que permite tomar la medición de la calidad de aire de una manera precisa. El dispositivo es de bajo costo – alrededor de 20 dólares por unidad - y rápida producción, pensado para dar respuesta a las necesidades del país con tecnología y materiales nacionales.
El sensor, que también puede utilizarse para medir presencia de monóxido de carbono, puede funcionar autónomamente con una batería de 9V durante un mes, o en su defecto puede estar enchufado a un transformador de celular de 5V.
Este sensor, que se desarrolló con fondos propios del grupo de investigación, se suma a otros dos desarrollos creados por el equipo en el marco de la pandemia, la Válvula Venturi para uso en pacientes que requieren asistencia de oxígeno y el videolaringospio para la intubación de pacientes.
El equipo de trabajo forma parte del grupo de investigación y desarrollo Aerogeneradores y Materiales conformado por investigadores de la UNTREF y la CNEA y alumnos de las carreras de Ingeniería Ambiental y Licenciatura en Higiene y Seguridad del Trabajo. El equipo actualmente se encuentra desarrollando tres líneas de investigación vinculadas: Aerogenerador Ecosocial, Ecovivienda Sustentable Modular y Válvula Venturi de flujo variable para uso en máscaras de oxígeno. Todos estos proyectos se entrecruzan en los temas, materiales amigables con el medio ambiente, generación de energía limpia y el estudio de fluidos, ejes de trabajo del grupo de investigación.
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