ÍNDICE ¿QUÉ ES LA UVC?… · Considerando que una muestra de aire típica contiene 1.500.000...
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ÍNDICE
1. ¿QUÉ ES LA UVC?
2 ¿QUÉ ES UNA LÁMPARA UVC?
3. LEYES DE LA RADIACIÓN UVC
4. DESINFECCIÓN EN SUPERFICIE
5. DESINFECCIÓN EN CONDUCTOS
6. DESINFECCIÓN AMBIENTAL
7. FILTROS O LÁMPARAS UVC
8. AHORRO ENERGÉTICO
9. CAPÍTULO 16 DEL ASHRAE
10.ASHRAE POSITIO DOCUMENT ON AIRBORNE INFECTIOUS DISEASES
La radiación ultravioleta (UV) es del tipo La radiación ultravioleta (UV) es del tipo electromagnético con una banda de longitud de onda electromagnético con una banda de longitud de onda entre el extremo superior de los rayos x y el extremo entre el extremo superior de los rayos x y el extremo inferior de la luz visible.inferior de la luz visible.
Típicamente está dividida en 3 bandas: Típicamente está dividida en 3 bandas:•• UV-A (onda larga) de 315 a 400 nm.UV-A (onda larga) de 315 a 400 nm.•• UV-B (onda media) de 280 a 315 nm.UV-B (onda media) de 280 a 315 nm.•• UV-C (onda corta) de 200 a 280 nm. UV-C (onda corta) de 200 a 280 nm.
Los efectos germicidas se producen en la banda UVC Los efectos germicidas se producen en la banda UVC con un máximo a 260 nm.con un máximo a 260 nm.
1) ¿QUÉ ES LA UVC?
2) ¿QUÉ ES UNA LÁMPARA UVC?
Las lámparas UV se basan en la descarga de vapor de mercurio a baja presión. Las lámparas contienen mercurio, el cual se vaporiza cuando la lámpara se enciende. Los átomos de mercurio se aceleran dentro del campo eléctrico chocando con el gas noble y adquieren un estado de excitación. Los átomos de mercurio excitado emiten casi el 85% de su energía radiante a 253,7 nm. de longitud de onda. La energía restante se emite a varias longitudes de onda en la región UV (principalmente 185 nm.). Muy poca energía se emite en la región visible.Las lámparas UV tienen diferentes formas pero la mayor parte son como las lámparas fluorescentes de iluminación general:
• Las lámparas cilíndricas pueden tener cualquier longitud o diámetro. La mayor parte tienen los conectores en ambos extremos, pero también existen versiones con las conexiones en un solo extremo. Los diámetros típicos son 1.5” T12, 1.1” T8, 0.79” T6 y 0.63” T5.
• Lámparas Biaxiales: son esencialmente dos lámparas cilíndricas conectadas en el extremo con un solo conector.
• Lámparas de tubo en U: similares a las biaxiales.
Las lámparas UV se pueden agrupar en tres tipos de acuerdo con la potencia:
• Lámparas de rendimiento standard con intensidad típica de 425 mA.
• Lámparas de alto rendimiento que tienen filamentos de cátodo caliente están dimensionadas para intensidades de 800-1200 wA. La presión y mezcla del gas, y algunas veces del diámetro, se han optimizado para dar una energía UVC mucho más elevada manteniendo la vida de la lámpara.
• Las lámparas de amalgama tienen los filamentos del cátodo caliente y están dimensionadas para intensidades de 1200 mA o más. La presión y mezcla del gas, y algunas veces el diámetro, se han optimizado para dar una energía UVC mucho más elevada manteniendo la vida de la lámpara.
Las lámparas tienen dos electrodos entre los cuales se produce la descarga eléctrica y están llenos de un gas noble como argón, neón, o mezcla de ambos.La cubierta exterior es de un material que transmite la radiación UV, normalmente cuarzo o un vidrio especial sosa-bario (vidrio dulce). En el interior hay una pequeña cantidad de mercurio. Hay dos tipos:
• Una lámpara de cátodo frío, normalmente tiene un par de cátodos paralelos entre sí. Los cátodos nos se calientan para excitar los electrones. Se necesita un voltaje muy alto para ionizar el gas y producir el flujo de electrones a una temperatura ambiente. Las lámparas de cátodo frío ofrecen un arranque instantáneo y su vida en servicio no se ve afectada por los ciclos on/off.Las lámparas de cátodo frío dan menos rendimiento UVGI que las de cátodo caliente, pero consumen menos energía y duran varios miles de horas más, requiriendo, por tanto, menos coste del mantenimiento.
• Un cátodo caliente emite electrones por medio de una emisión termo-iónica. El electrodo es un filamento eléctrico revestido con un material especial (emisor) que rebaja el potencial de emisión. Los electrodos se calientan con la corriente antes de producirse la descarga y una vez arrancado por la misma corriente de descarga. Las lámparas de cátodo caliente dan potencias mucho más altas que las de cátodo frío y, por tanto, generan mucha más energía UVGI.
El tubo de las lámparas se fabrica de vidrio dulce o cuarzo. Los hilos especiales de los filamentos son sellados al vacío dentro del tubo para permitir la transmisión de energía eléctrica a los electrodos.
El vidrio dulce se usa para la fabricar lámparas UV que emiten 253.7 nm. pero no son adecuadas para producir ozono a longitud de onda de 185 nm. El cuarzo se usa para fabricar lámparas UV que emiten solamente a 253.7 nm. ó a 185 nm./253.7nm. cambiando sus propiedades de transmisión.
Para mantener constante el rendimiento de salida, se reviste el interior del tubo con una capa especial que retarda la disminución de la emisión UV con el tiempo.
El mercurio está presente en las lámparas UV como metal puro o como una amalgama. La cantidad de mercurio se sobredosifica (ligeramente) porque una pequeñísima cantidad estará químicamente limitada durante la vida de la lámpara. Dependiendo de su aplicación, la cantidad de mercurio en la lámpara es inferior a 5 mg. Una amalgama se utiliza en las lámparas que tienen temperaturas más altas en la pared del tubo por causa de la corriente de trabajo. La amalgama mantiene la presión de mercurio constante dentro de un cierto rango de temperaturas.
BALASTOS DE LÁMPARAS GERMICIDAS
Todas las lámparas de UV requieren un balasto o dispositivo electrónico para funcionar. El balasto provee un voltaje inicial muy alto para producir la descarga y a continuación limita la corriente para mantener la descarga. La mayor parte de los fabricantes recomiendan uno o más balastos para sus lámparas y el American National Standards Institute (ANSI), publica las especificaciones para todos los tipos de lámparas ANSI.
Esta información junto con las condiciones de funcionamiento tales como acometida eléctrica, número de interruptores, etc., permite a los usuarios elegir el balasto adecuado. Los balastos se diseñan para que su rendimiento sea óptimo para cada tipo de lámpara; sin embargo, últimamente, hay modelos que sirven para más de un tipo de lámpara.
Se insiste con fuerza en que se utilice el balasto adecuado a cada tipo de lámpara ya que de lo contrario se verán afectados el rendimiento, características de arranque y vida útil.
3) LEYES DE LA RADIACIÓN UVC
PRIMERA LEY
Como en la luz visible, la intensidad de la radiación UV en un punto es Como en la luz visible, la intensidad de la radiación UV en un punto es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que hay entre inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que hay entre la lámpara y dicho punto.la lámpara y dicho punto.
SEGUNDA LEY
Ley logarítmica de la aniquilación.Ley logarítmica de la aniquilación.
El logaritmo de la fracción unitaria de organismos presente es El logaritmo de la fracción unitaria de organismos presente es directamente proporcional al producto de la potencia UV por el tiempo directamente proporcional al producto de la potencia UV por el tiempo de exposición.de exposición.
Ne= nº de organismos presentes al cabo del tiempo t No= nº de organismos presentes al inicio E= potencia de irradiación en µw/cm2 K= coeficiente para cada organismo coeficiente de aniquilación en cm2/µJ
De aquí podemos sacar el rendimiento de aniquilación:
Una deducción muy importantePor ejemplo, para pasar de un rendimiento del 90% a un rendimiento del 99% en un tiempo t, sería necesario doblar el nº de lámparas.
TERCERA LEY
Ley de la Reciprocidad de Bunsen-Roscoe.Ley de la Reciprocidad de Bunsen-Roscoe.
La dosis energética de radiación que recibe un organismo es igual a la La dosis energética de radiación que recibe un organismo es igual a la intensidad por el tiempo de exposición.intensidad por el tiempo de exposición.
4) DESINFECCIÓN EN SUPERFICIE
• Requiere menos número de lámparas cuando la exposición es independiente del tiempo
• Resistencia de la superficie a la UVC
• En nuestro caso nos interesa la batería de frío
• Programa para el cálculo de la UV
LA ENERGÍA UVC EN UN PUNTO DETERMINADO DEPENDE DE:LA ENERGÍA UVC EN UN PUNTO DETERMINADO DEPENDE DE:
- Potencia de emisión de las lámparas- Potencia de emisión de las lámparas
- Velocidad del aire en ese punto- Velocidad del aire en ese punto
- Temperatura del aire en ese punto- Temperatura del aire en ese punto
- Humedad relativa- Humedad relativa
- Reflectancia de las paredes- Reflectancia de las paredes
- Dimensiones del plenum- Dimensiones del plenum
Además en un punto de la batería depende de:Además en un punto de la batería depende de:
- Dimensiones- Dimensiones
- Separación de las aletas- Separación de las aletas
- Nº de filas- Nº de filas
5) DESINFECCIÓN EN CONDUCTOSEn la desinfección en superficie hemos visto que la energía UVC en un punto depende de:
- Potencia de emisión de las lámparas- Potencia de emisión de las lámparas- Velocidad del aire en ese punto- Velocidad del aire en ese punto- Temperatura del aire en ese punto- Temperatura del aire en ese punto- Humedad relativa- Humedad relativa- Reflectancia de las paredes- Reflectancia de las paredes- Dimensiones del plenum- Dimensiones del plenum- Envejecimiento de las lámparas- Envejecimiento de las lámparas
La potencia en un punto la podemos calcular aproximadamente por la La potencia en un punto la podemos calcular aproximadamente por la siguiente fórmula:siguiente fórmula:
Debido a la dificultad y complejidad del cálculo, Steril-Aire tiene un Programa Matemático implementado por el software correspondiente
6) DESINFECCIÓN AMBIENTALEQUIPOS UVGI DE PARED O TECHO
Estos equipos se instalan en la parte alta de la pared. Su dardo emisor es estrecho y alargado y se coloca en paralelo al plano del techo y a una altura suficiente para que los rayos no impacten sobre los ocupantes. Estos equipos cuentan con los movimientos de convención que mueven el aire desde la parte más baja a la más alta donde se produce la irradiación y, por consiguiente, la inactivación de los microorganismos.
Muchos equipos incorporan interruptores de seguridad que apagan las lámparas cuando se accede por la puerta de servicio. Contienen baffles o rejillas adecuadamente posicionados para dirigir la irradiación a la parte alta del espacio. Estos baffles o rejillas no se deben deformar.
Estos equipos normalmente utilizan lámparas UVC de baja presión en forma tubular y compacta dentro de una gran variedad de potencias eléctricas. Una altura de techo superior a 3 metros permite la instalación de equipos con tubos radiando a través de ranuras más abiertas, las cuales son más efectivas.
Para techos de altura inferior a 3 metros hay equipos con rejillas o baffles que evitan que la irradiación incida en los ocupantes.La fig. 9, muestra algunas alturas típicas y los correspondientes niveles de UVC, y la fig. 10 ilustra la distribución en una habitación.
Un criterio básico es instalar un equipo con una potencia eléctrica de 30 W. por cada 18.6 m2. Una instalación de UVC que produce una radiación efectiva y uniforme entre 30 y 50 µw/cm2 será efectiva para inactivar la mayor parte de “droplet nuclei” (partículas infecciosas que están en el aire) que contienen bacterias y presumiblemente será efectiva también contra virus.
La efectividad de estos equipos está muy relacionada con la mezcla de aire, humedad relativa y las características inherentes de los organismos patógenos. La efectividad mejora mucho con un aire bien mezclado.
Los sistemas de ventilación colaboran en la mezcla del aire y reciben un gran beneficio por parte de estos equipos.
La humedad relativa debería ser inferior al 60%; niveles por encima del 80% pueden reducir su efectividad. Para mantener el rendimiento de las lámparas de baja presión instaladas en estos equipos la temperatura de la zona sería la recomendada por ASHRAE Standard 55 para confort. Por ejemplo, en zonas de alto riesgo como los pasillos de salas de infecciosos, un mínimo de 0.4 µw/cm2 a nivel del ojo es un buen dato para el diseño. Aunque el tiempo de exposición sea largo, no se han detectado efectos perjudiciales en los ocupantes de estas zonas.
EQUIPOS UVGI DE SUELO
7) FILTROS O LÁMPARAS UVCDe forma general, un filtro típico HEPA tiene una eficacia del 99, 97% en la retención de partículas de 0,3 micras, o mejor dicho, que presenta una ineficacia del 0,03% para el mismo o inferior tamaño de partículas.Considerando que una muestra de aire típica contiene 1.500.000 partículas por pie cúbico de aire, de 0,3 micras de tamaño, podemos encontrarnos con que (1.500.000 X 0,3 de penetración = 45.000) 45.000 partículas, por pie cúbico de aire y de 0,3 micras, penetran a través del filtro HEPA en un tiempo de 1 minuto.Considerando también que un filtro HEPA del 99,97% de eficacia y de 600 x 600 mm. se selecciona normalmente para un caudal de aire de 1.200 CFM (2.000 m3/h), la penetración será de 1.200 CFM x 45.000 partículas = 54.000.000 de partículas de 0,3 micras, equivalente a 91.800.000 partículas por metro cúbico/hora de aire de partículas de ese tamaño.Dado que un 95% de estas partículas son orgánicas, todos los microbios de un tamaño de 0,15 a 0,3 micras se encuentran perfectamente alimentados.Por todo lo anterior destacamos el hecho de que no son los hongos y las bacterias las que atraviesan un filtro HEPA, sino que ya están presentes, esperando hacer el trabajo que de ellos se espera. Más aún, los filtros HEPA permiten el paso a suficiente materia orgánica para que se alimenten.
No podemos contar con la ayuda de los filtros de aire por dos No podemos contar con la ayuda de los filtros de aire por dos razones:razones:
1) El 1) El crecimiento microbianocrecimiento microbiano se produce aguas abajo se produce aguas abajo de los filtros por lo que los microorganismos invaden de los filtros por lo que los microorganismos invaden todo el sistema y espacios. todo el sistema y espacios.
2) Los virus y bacterias son demasiado pequeños2) Los virus y bacterias son demasiado pequeños para ser retenidos por los filtros que normalmente para ser retenidos por los filtros que normalmente
se utilizan en la UTAS. se utilizan en la UTAS.
Observemos algunos datos microbianos básicos:Observemos algunos datos microbianos básicos:
TIPOTIPO TAMAÑOTAMAÑO REPRODUCCIÓNREPRODUCCIÓNBacteriaBacteria 0.5 a 4 micras 0.5 a 4 micras Cada 20 minutos Cada 20 minutosHongo (moho) 1 a 5+ micrasHongo (moho) 1 a 5+ micras Cada 6 horas Cada 6 horasVirusVirus 10 a 750 milimicras Cada 20 minutos 10 a 750 milimicras Cada 20 minutos
¿CUÁL ES EL PROBLEMA?
8) AHORRO ENERGÉTICOAntes de instalar los emisores UVC tomar las siguientes medidas:Antes de instalar los emisores UVC tomar las siguientes medidas:
- Caudal de aire- Caudal de aire- Caída de presión estática en la batería- Caída de presión estática en la batería- Temperatura de bulbos seco y húmedo (entrada y salida de la- Temperatura de bulbos seco y húmedo (entrada y salida de la batería) batería)- R.P.M. del ventilador- R.P.M. del ventilador- Consumo del motor en A.- Consumo del motor en A.- Fecha del test- Fecha del test
Después de instalar los emisores de UVC, repetir lecturas a los 10, 30, 60 yDespués de instalar los emisores de UVC, repetir lecturas a los 10, 30, 60 y90 días.90 días.Adicionalmente conseguir la siguiente información:Adicionalmente conseguir la siguiente información:
- Coste de limpieza de la batería (materiales y mano de obra)- Coste de limpieza de la batería (materiales y mano de obra)- Coste del tratamiento de la bandeja de condensados- Coste del tratamiento de la bandeja de condensados- Precio del Kwh- Precio del Kwh- Cargo por consumo- Cargo por consumo- Horas de funcionamiento anual- Horas de funcionamiento anual- Coeficiente de Eficiencia Energética cuando se instaló- Coeficiente de Eficiencia Energética cuando se instaló
NOTA: si el sistema es de volumen constante, anotar las R.P.M. delNOTA: si el sistema es de volumen constante, anotar las R.P.M. del ventilador en cada toma. ventilador en cada toma.
En el ejemplo siguiente las horas de funcionamiento son:En el ejemplo siguiente las horas de funcionamiento son:
•• De Mayo a Septiembre = 153 días x 12,5 horas/día =De Mayo a Septiembre = 153 días x 12,5 horas/día = 1.989 horas 1.989 horas
•• Abril y Octubre = 61 días x 10 horas/día =Abril y Octubre = 61 días x 10 horas/día = 610 horas 610 horas
•• Marzo y Noviembre = 61 días x 6,5 horas/día =Marzo y Noviembre = 61 días x 6,5 horas/día = 397 horas 397 horas
•• Enero – Febrero y Diciembre = 90 días x 4 horas/día =Enero – Febrero y Diciembre = 90 días x 4 horas/día = 360 horas 360 horas
Tiempo de funcionamiento anual =Tiempo de funcionamiento anual =
9) CAPÍTULO 16 DE ASHRAE
2003 : Grupo de estudio2007 : Comité Técnico2008 : Hand Book (Capítulo 16). Con los siguientes subcapítulos:
- Terminología- Principios de las UVGI- Lámparas y balastos- Aplicación- Mantenimiento- Seguridad- Conversión de unidades
10) ASHRAE Position DocumentAirborne Infectious Diseases
Documento sobre la postura de la ASHRAE sobre enfermedades infecciosas de transmisión aérea.
• Muchas enfermedades infecciosas se transmiten por inhalación de micro-gotitas infecciosas existentes en el aire
• Estas micro-gotitas son diseminadas en el ambiente a través de los sistemas de HVAC.
• Esta diseminación se puede reducir por:
- Aumento de la ventilación- Captación puntual- Flujos de aire especiales- Diferencia de presiones entra zonas- Filtración del aire- Lámparas UVGI
