Fórmula para calcular los cambios de aire por hora (CAH)

Od. Marcelo A. Iruretagoyena

Ventilación: “Es el cambio de aire de un recinto en función del caudal de aire, el grado de contaminación y del tiempo necesario para ejecutarlo “[1]

Para poder ventilar una habitación eficazmente, estimado colega debe conocer y manejar algunas variables, qué por efecto de la pandemia, ya forman parte de la práctica dental.

Las variables son las siguientes:

1. t1 = punto de tiempo inicial en minutos y t2 = punto de tiempo final en minutos. Es el tiempo necesario para disminuir los patógenos del aire; constituye también el llamado tiempo de espera entre paciente y paciente.

2. C1 = concentración inicial del contaminante  y C2 =Concentración final = 1 PM2.5 valor que se encuentra dentro de los parámetros de calidad de aire, del informe anual "The World Quality Report 2019"  C2 = 1  eficiencia del 99,9% en la remoción de particulas y aerosoles.

3. Q = caudal de aire en m³/h  y V= el volumen  m³ se obtiene de multiplicar la superficie por altura (V= sxh)

4. Cuanta más contaminación aérea hay en un recinto, usted va a necesitar un mayor caudal de aire (Q) o un mayor tiempo de ventilación. (t1-t2) para lograr varios cambios del volumen de aire por hora.

Fórmula:

t1-t2 = [In(C1/C2) / (Q/V)] x 60 minutos, con t1=1

En la ventilación natural debe cuantificar el caudal de aire en tiempo real, utilizando un anemómetro digital. Para una ventilación mecánica por medio de extractor, el caudal lo registra el fabricante en las especificaciones técnicas. (m³/h) [2]

Puede usar un indicador digital de contaminación ambiental, estos dispositivos están calibrados para detectar un estándar de partículas  llamados PM 2,5 [3] 

El dispositivo usado en este documento es el UNI-T Portable PM2.5 Air Quality Monitor de Uni-Trend technology (China)

Presunta dosis infecciosa del SARS-CoV-2, para explicar el modelo de contagio.

Los expertos estiman que la exposición a tan solo 1000 partículas virales del SARS-CoV-2 puede causar una infección.[4]  Esta dosis de virus podría ocurrir al inhalar 1000 partículas virales infecciosas en una sola respiración, 100 partículas virales en 10 respiraciones o 10 partículas virales en 100 respiraciones.
Una sola tos libera alrededor de 3.000 gotitas respiratorias(aerosoles) que viajan a 80 kilometros por hora. La mayoría de las gotas son grandes y caen rápidamente al suelo, pero muchas permanecen en el aire y pueden atravesar una habitación en unos pocos segundos. Un solo estornudo libera alrededor de 30.000 con gotas que viajan a una velocidad de hasta 320 kilometros por hora. La mayoría de las gotas son pequeñas y viajan grandes distancias. [5]
Morawska y colaboradores [6] propone una clasificación de los aerosoles ligada al tamaño de  partícula en 4 modos (MA, MB, MC  y MD), .

• El modo MA= ≤0,8 μm está presente en todas las actividades, y es claramente el principal en los modos vocalizados HABLAR EN VOZ ALTA y al susurrar HABLAR EN VOZ BAJA. Este modo es también fuertemente dependiente de la humedad relativa.

•  Los modos MB= 1,8 μm y MD = 5,5 μm son de gran relevancia en las actividades vocalizadas como  CANTAR.

• El modo MB, además, es de gran actividad al toser (MC= 3,5μm y MD, si bien también están activos, lo están menos)

 United States Environmental Protection Agency 1996

La respiración puede liberar de 20 a 30 viriones por minuto.
Hablar aumenta la liberación de aerosoles  alrededor de diez veces más que respirar; 200 viriones por minuto. Una persona podría infectarse después de diez minutos de conversación cara a cara con una persona infectada.
La infección por SARS-CoV-2 depende no solo de la dosis infecciosa del virus sino también del tiempo de exposición. Si una persona infectada tose o estornuda directamente hacia alguien, puede infectarse con 1000 viriones en pocos minutos. Si alguien ingresa a una habitación poco después de que una persona infectada tose o estornuda, puede infectarse después de respirar varias veces. Si una persona infectada respiraba y emitía 20 viriones por minuto, pero no estornudaba ni tosía, otra persona tendría que permanecer en la misma habitación durante al menos 50 minutos para inhalar una dosis infecciosa de 1000 partículas virales.[7] 

 Ejemplo hipotético para el cálculo de la cantidad de aerosoles necesarios para que un asitomático genere un contagio dentro del consultorio, cuando la dosis inicial para el contagio es 1000 viriones.

• NUESTRO PRIMER PACIENTE DE CONSULTA ASINTOMÁTICO,  se quita el barbijo y nos comenta su problema, mientras habla en voz alta, emite 300 viriones por minuto. Si habla en los proximos 6 minutos generará 1800 viriones, o 300 aerosoles de un tamaño 0,8 micrones.

•  Como los viriones pueden estar agrupados en  un aerosol del tamaño de ≤0,8 μm , segun la clasificación de Morawska y colaboradores,  donde el  modo MA= ≤0,8 μm está presente en todas las actividades, y es claramente el principal  modo de vocalización. En este modo A de aerosol caben 6 viriones máximo, de ahí el cálculo de 300 aerosoles para este modelo.

Si nuestro consultorio tiene 27 metros cubicos de tamaño los  300 aerosoles se dispersarian en el ambiente en una relacion homogenea de 11,1 aerosoles por metro cubico.

El volumen respiratorio medio por minuto  (VRM) de NUESTRO SEGUNDO PACIENTE  es necesario conocer , para entender la capacidad de inhalar viriones en función del tiempo.

Si el SEGUNDO PACIENTE  inhala 8 litros por minuto o 0,008 metros cÚbicos por minuto (VMR):

• en 10 minutos inhala 0,080 metros cubicos = 0,080 x11,1 aerosoles modo A= 0,888 aerosoles por metro cubico x 6 =  5,328 viriones inhalados en 10 minutos.

• en 20 minutos inhala 0,16 metros cubicos = 0,16 x 11,1  aerosoles modo A= 1,776 aerosoles por metro cubico x 6 = 10,656 viriones inhanalados en 20 minutos

• en 30 minutos inhala 0,24 metros cubico = 0,24 x 11,1 aerosoles modo A = 2,664 aerosoles metro cubico x 6 = 15,980 viriones

• para 60 minutos inhala 0,48 metros cúbicos =  0,48 x 11.1 =5,328 aerosoles por metro cubico y 31,968 viriones por metro cubico

El estar más de una hora expuesto con varias personas sin barbijo aumenta la posibilidad del contagio-enfermedad.

• para 120 minutos inhala 0,96 metro cubicos = 0,96 x 11.1 =10,656 aerosoles por metro cubico y 63,936 viriones por metro cubico

• para 240 minutos inhala 1,92 metros cúbicos= 1,92 x 11.1 =  21,312 aerosoles por metro cubico y 127,872 viriones por metro cubico

• para 480 minutos inhala 3,84 metros cúbicos = 3,84 x 11.1 = 42,624 aerosoles por metro cubico y 255,744 viriones por metro cubico ES EL CASO TIPICO DE UN TRABAJADOR  QUE COMPARTE ESPACIO CON COMPAÑEROS DE TRABAJO, AL 4 DIA RECIBIÓ UNA DOSIS DE CONTAGIO A NO USAR UN EPP, NO MEDIAR EL DISTANCIAMIENTO Y NO TENER UNA VENTILACION MAYOR O IGUAL A 160 LITROS POR SEGUNDO Y TRABAJADOR.

El indicador digital de la  unidad de calidad de aire esta ajustada para generar una alarma (pantalla roja)

cuando se llega a las 116 particulas por metro cubico  PM2.5  (696 viriones por metro cúbico) 

Nosotros a modo de seguridad lo usamos en la clínica con un valor máximo de 5 PM2.5  el equivalente de  30 viriones por metro cúbico, PARA VENTILACION NATURAL,  dado que se contabiliza el contaminante externo NO COVID-19 QUE INGRESA POR LA VENTANA QUE PUEDE LLEGAR A 12 PM2.5 EN ZONAS BARRIALES NO INDUSTRIALES.

En caso de ventilación mecanizada por extracción y filtración HEPA  es de   0 PM2.5 (CER0 PM2.5)

Tabla A:  Partiendo de una concetracion inicial de contaminate de 116 PM2.5  que se genera con alta  y superalta velocidad  usada en un periodo corto <10 minutos    y una eficacia del 99% para eliminar aerosoles
Volumen de la habitación en m³	Caudal del extractor en m³/h.	Anemometría en m³/seg.   ventilación natural	CAH  y Tiempo de espera entre paciente y paciente	PGA Procedimiento generador de aerosol
36	200	0,06 m seg	5,5  CAH/ 182`	NO
36	400	0,12m seg	11,1 CAH/140`	SI
36	600	0,18 m seg	18,3 CAH/116`	SI
36	800	0,24 m seg	22,2 CAH/ 99`	SI
36	1200	0,36 m seg	33,3 CAH/ 74`	SI
27	200	0,06 m seg	7,4 CHA/ 165`	NO
27	400	0,12m seg	14,8 CAH/ 123`	NO
27	600	0,18 m seg	22,2 CAH / 99`	SI
27	800	0,24 m seg	29,6 CAH / 82`	SI
27	1200	0,36 m seg	44,4 CAH / 57`	SI
Los tiempos dados asumen una mezcla perfecta del aire dentro del espacio (es decir, el factor de mezcla 1). Sin embargo, la mezcla perfecta generalmente no ocurren. Los tiempos de eliminación serán más largos en habitaciones o áreas con mezcla imperfecta de aire y aerosol.  La ventilación natural debe ser >= 0,18 m³/h  que es su equivalente recomendado por la OMS (160 litros /segundos por paciente ó 576 m³/h)

Tabla  B : Partiendo de una concetración inicial de contaminate alta  de 500 PM2.5 que se genera con alta  y superalta velocidad   por periodo largos  > 10 minutos  y una eficacia del 99,9% para eliminar aerosoles.
Volumen de la habitación en m³	Caudal del extractor en m³/h.	Anemometría en m³/seg.   ventilación natural	CAH  y Tiempo de espera entre paciente y paciente	PGA Procedimiento generador de aerosol
36	200	0,06 m seg	5,5  CAH/ 270`	NO
36	400	0,12m seg	11,1 CAH/229`	NO
36	600	0,18 m seg	18,3 CAH/204`	NO
36	800	0,24 m seg	22,2 CAH/ 186`	si
36	1200	0,36 m seg	33,3 CAH/ 162`	SI
27	200	0,06 m seg	7,4 CAH/ 252`	NO
27	400	0,12m seg	14,8 CAH/ 211`	NO
27	600	0,18 m seg	22,2 CAH / 186`	si
27	800	0,24 m seg	29,6 CAH / 169`	SI
27	1200	0,36 m seg	44,4 CAH/ 145`	SI
Los tiempos dados asumen una mezcla perfecta del aire dentro del espacio (es decir, el factor de mezcla 1). Sin embargo, la mezcla perfecta generalmente no ocurren. Los tiempos de eliminación serán más largos en habitaciones o áreas con mezcla imperfecta de aire y aerosol.  La ventilación natural debe ser >= 0,18 m³/h  que es su equivalente recomendado por la OMS (160 litros /segundos por paciente ó 576 m³/h)

• Una ventana de doble hoja con un apertura => a 1 m²  facilitará una ventilación adecuada con una contra apertura, que puede ser otra ventana de las mismas dimensiones o una puerta abierta de par en par,  a una patio o jardin. No se recomienda abrir puertas interiores por la POSIBLE DISEMINACIÓN DE AEROSOLES a otros ambientes. 

• Si la ventilación natural NO ES SUFICIENTE., la tabla le da una idea del caudal de aire necesario en función de los cambios de aire por hora, para la eliminacion eficaz del aerosol. Los extractores mecánicos pueden usarse durante toda la jornada laboral.

TIEMPO DE LIMPIEZA DEL AIRE CON UNIDAD

AUTONOMA DE FILTRADO HEPA Y EXTRACTOR

Tabla C: Tiempo de limpieza del aire con unidad autónoma de filtrado HEPA y extractor de aire.
Grado de contaminacion inicial en PM2.5	Volumen de la habitación en m³	Caudal del extractor en m³/h.	Caudal de la unidad de filtrado autónoma en m³/h.	CAH  y Tiempo de espera  en minutos entre paciente y paciente	PGA Procedimiento generador de aerosol
500 PM2.5	27	120	600	26,6 /175	SI
500 PM2.5	27	240	1200	53,3 / 134	SI
116 PM2.5	27	120	600	26.6 / 89	SI
116 PM2.5	27	240	1200	53,3 / 47	SI
500 PM2.5	36	160	800	26,6 /175	SI
500 PM2.5	36	360	1600	53,3 / 134	SI
116 PM2.5	36	160	800	26,6 /89	SI
116 PM2.5	36	360	1600	53,3 /47	SI
El sistema de filtrado autónomo  y el extractor de aire debe encenderse una hora antes de la jornada laboral y apagarse una hora despues o cuando el indicador de particula muestre un numero  igual o menor a 1.  El mismo principio se aplica para el  nuevo ingreso de pacientes al box dental.

Referencias: [1] Apéndice B. Aire  Directrices para el control de infecciones ambientales en establecimientos de salud (2003) Eliminación de contaminantes en el aire Cuadro B.1. ACH y tiempo requerido para la eliminación de contaminantes en el aire por eficiencia  https://www.cdc.gov/infectioncontrol/guidelines/environmental/appendix/air.html [2] Ventilación natural para el control de las infecciones en entornos de atención de la salud Editado por: James Atkinson, Yves Chartier, Carmen Lúcia Pessoa-Silva, Paul Jensen, Yuguo Li y Wing-Hong Seto Edición original en inglés: Natural ventilation for infection control in health-care settings © World Health Organization, 2009 ISBN 978 92 4 154785 7 Biblioteca Sede OPS [3] 2019 WORLD AIR QUALITY REPORT Region & City PM2.5 Ranking 693747eb-world-air-report.pdf (storage.googleapis.com) [4]Estimación de las emisiones virales en el aire: tasa de emisión cuántica de SARS-CoV-2 para la evaluación del riesgo de infección Los enlaces de autor abren el panel de superposiciónG. Buonanno abL. StabileaL. Morawskab https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.105794  [5] Lydia Bourouiba, Ph.D. MIT Fluid Dynamics of Disease Transmission Laboratory, Cambridge, MA lbouro@mit.edu    https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMicm1501197 [6] L. Morawska et al., “Size distribution and sites of origin of droplets expelled from the human respiratory tract during expiratory activities,” J. Aerosol Sci., vol. 40, no. 3, pp. 256–269, 2009. [7] Referencia Bromage E. Los riesgos: conózcalos, evítelos. About the Author - Professor Erin Bromage  https://www.erinbromage.com/post/the-risks-know-them-avoid-them