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Mascarilla FFP3 con válvula de exhalación
Media máscara filtrante, respirador elastomérico reutilizable con filtros tipo panqueque reemplazables de color rosa
Los respiradores de partículas que cubren todo el rostro sellan mejor. [1]

Los filtros mecánicos son una clase de filtro para respiradores purificadores de aire que evita mecánicamente que las partículas lleguen a la nariz y la boca del usuario. Vienen en múltiples formas físicas.

Mecanismo de funcionamiento [ editar ]

Las partículas pequeñas zigzaguean debido al movimiento browniano y se capturan fácilmente ( difusión ). Las partículas grandes se filtran ( interceptación ) o tienen demasiada inercia para girar y golpean una fibra ( impactación ). Las partículas de tamaño medio siguen las líneas de flujo y es más probable que pasen por el filtro; el tamaño más difícil de filtrar es de 0,3 micrones de diámetro. [2]
Mecanismos de filtrado

Los respiradores con filtro mecánico retienen material particulado, como el polvo creado durante la carpintería o el procesamiento de metales, cuando el aire contaminado pasa a través del material del filtro. La lana todavía se usa hoy como filtro, junto con plástico, vidrio, celulosa y combinaciones de dos o más de estos materiales. Dado que los filtros no se pueden limpiar ni reutilizar y tienen una vida útil limitada, el costo y la disponibilidad son factores clave. Existen modelos de cartuchos de un solo uso, desechables y reemplazables. [3]

Los filtros mecánicos eliminan los contaminantes del aire de las siguientes formas:

  1. por interceptación cuando las partículas que siguen una línea de flujo en la corriente de aire entran dentro de un radio de una fibra y se adhieren a ella; [3]
  2. por impacto , cuando las partículas más grandes que no pueden seguir los contornos curvos de la corriente de aire se ven obligadas a incrustarse directamente en una de las fibras; esto aumenta al disminuir la separación de las fibras y aumentar la velocidad del flujo de aire [3]
  3. por un mecanismo potenciador llamado difusión , donde las moléculas de gas chocan con las partículas más pequeñas, especialmente aquellas por debajo de los 100 nm de diámetro, las cuales son impedidas y retardadas en su camino a través del filtro; este efecto es similar al movimiento browniano y aumenta la probabilidad de que las partículas sean detenidas por cualquiera de los dos mecanismos anteriores; se vuelve dominante a velocidades de flujo de aire más bajas [3]
  4. mediante el uso de material de filtro electret (generalmente, fibras de plástico electrohilado) para atraer o repeler partículas con una carga electrostática , de modo que sea más probable que colisionen con la superficie del filtro
  5. mediante el uso de ciertos recubrimientos en las fibras que matan o desactivan las partículas infecciosas que chocan con ellas (como la sal) [4]
  6. mediante el uso de la gravedad y permitiendo que las partículas se asienten en el material del filtro (este efecto suele ser insignificante); y [5]
  7. utilizando las propias partículas, después de que se haya utilizado el filtro, para que actúen como medio filtrante para otras partículas. [ cita requerida ]

Considerando solo las partículas transportadas en una corriente de aire y un filtro de malla de fibra, la difusión predomina por debajo del tamaño de partícula de 0,1 μm de diámetro. La impactación y la intercepción predominan por encima de 0,4 μm. En el medio, cerca del tamaño de partícula más penetrante de 0,3 μm, predominan la difusión y la intercepción. [3]

Para una máxima eficiencia de eliminación de partículas y para disminuir la resistencia al flujo de aire a través del filtro, los filtros de partículas están diseñados para mantener la velocidad del flujo de aire a través del filtro lo más baja posible. Esto se logra manipulando la pendiente y la forma del filtro para proporcionar un área de superficie más grande. [ cita requerida ]

Los filtros HEPA son todos filtros que cumplen con ciertos estándares de eficiencia. Un filtro HEPA debe eliminar al menos el 99,97% (EE. UU.) O el 99,95% (UE) de todas las partículas en el aire con un diámetro aerodinámico de 0,3 μm. Las partículas tanto más pequeñas como más grandes son más fáciles de atrapar y, por lo tanto, se eliminan con una mayor eficiencia. [6] [7] [8] La gente a menudo asume que las partículas menores de 0.3 micrones serían más difíciles de filtrar de manera eficiente; sin embargo, la física del movimiento browniano en tamaños tan pequeños aumenta la eficiencia del filtro (ver figura). [2]

Sección transversal de filtros P95 aprobados por NIOSH utilizados en operaciones de trabajo de metales . Incluso los procesos industriales "limpios" a menudo generan grandes cantidades de partículas nocivas y requieren protección respiratoria.

Materiales [ editar ]

Los filtros mecánicos pueden estar hechos de una malla fina de fibras de polímero sintético . [9] [10] Las fibras se producen mediante soplado en fusión . [11] Las fibras se cargan mientras se soplan para producir un electret , [12] y luego se colocan en capas para formar una tela de polipropileno no tejido. [9] [13]

Válvulas de exhalación [ editar ]

Media máscara filtrante con válvula de exhalación (clase: FFP3)

Algunas mascarillas tienen válvulas [14] que permiten que el aire exhalado salga sin filtrar. Esto los hace inútiles para la protección de la fuente , que protege a otros contra una infección en el aliento del usuario. [15] El grado de certificación de la máscara (como N95 o FFP2) se refiere a la máscara en sí y no garantiza ninguna seguridad sobre el aire que expulsa el usuario a través de la válvula. Sin embargo, una máscara con válvula reducirá las fugas hacia el interior, mejorando así la protección del usuario . [14]

Las válvulas de exhalación sin filtrar se encuentran a veces tanto en la máscara con filtro [14] como en los respiradores elastoméricos; [15] Por naturaleza, los PAPR nunca pueden filtrar el aire exhalado, [16] y nunca pueden usarse para el control de la fuente. [ cita requerida ] Por lo general, no están diseñados para uso sanitario, a partir de 2017 . [17] Durante la pandemia de COVID-19, las mascarillas con válvulas de exhalación sin filtrar no cumplieron con los requisitos de algunas órdenes obligatorias de mascarillas. [18] [19] Puede ser posible sellar algunas válvulas de exhalación sin filtrar cerradas; esto podría hacerse cuando la escasez de mascarillas lo haga necesario. [20]

Usos [ editar ]

Mascarillas de respiración con filtro [ editar ]

Un respirador purificador de aire elastomérico de media cara. Este tipo de respirador es reutilizable y los filtros se reemplazan periódicamente.

Los respiradores con careta filtrante desechables (como las máscaras N95 ) se desechan cuando se vuelven inadecuados para un uso posterior debido a consideraciones de higiene, resistencia excesiva o daño físico. [21]

La producción masiva de máscaras filtrantes comenzó en 1956. El aire se purificó con material filtrante no tejido que consta de fibras poliméricas que llevan una fuerte carga electrostática . El respirador se utilizó en la industria nuclear y luego en otras ramas de la economía. Durante ~ 60 años, se fabricaron más de 6 mil millones de respiradores. [22] Desafortunadamente, los desarrolladores sobreestimaron la eficiencia ( APF 200-1000), lo que condujo a serios errores en la elección del equipo de protección personal por parte de los empleadores.

Respiradores elastoméricos [ editar ]

Artículo principal: respirador elastomérico

Los respiradores elastoméricos son dispositivos reutilizables con filtros de cartucho intercambiables que ofrecen una protección comparable a las máscaras N95. [23] Los filtros deben reemplazarse cuando estén sucios, contaminados u obstruidos. [15]

Pueden tener válvulas de exhalación. Las versiones de cara completa de los respiradores elastoméricos sellan mejor y protegen los ojos. El montaje y la inspección son fundamentales para la eficacia. [15]

Respiradores purificadores de aire motorizados (PAPR) [ editar ]

Artículo principal: respirador purificador de aire motorizado

Los PAPR son máscaras con un soplador de energía eléctrica que sopla aire a través de un filtro hacia el usuario. Debido a que crean presión positiva , no es necesario que estén bien ajustados. [24] Los PAPR normalmente no filtran los gases de escape del usuario. [dieciséis]

Deficiencias [ editar ]

Los respiradores que utilizan energía humana para filtrar el aire exterior, incluidos los respiradores con filtro mecánico, tienen el problema de dificultar la respiración del usuario. Como resultado, la exposición al dióxido de carbono puede exceder sus OEL (0.5% por volumen para un turno de 8 horas; 1.4% para 15 minutos de exposición) [25] muchas veces, con niveles de CO2 en el interior que alcanzan hasta 2.6% para respiradores elastoméricos y más. a 3,5 para FFR . [26] [27] [28] El uso prolongado presenta un riesgo de dolor de cabeza (por el CO2) [29] dermatitis y acné (por la humedad y el contacto con la piel). [30] ElEl libro de texto de HSE del Reino Unido recomienda limitar el uso de respiradores sin suministro de aire a 1 hora. [31]

Casi todos los métodos de filtración funcionan mal en el exterior durante los meses de "invierno", cuando los niveles de agua en el aire ambiental son altos, causando saturación y obstrucción, aumentando la resistencia a la respiración. El flujo de aire bidireccional (como se usa en máscaras sin válvula de exhalación) agrava aún más este problema. Los estándares de diseño se utilizan normalmente solo para entornos "interiores". Algunos fabricantes pueden utilizar recubrimientos hidrófobos en un intento de mitigar.

Estándares de filtración [ editar ]

Estándares de EE. UU. (N95 y otros) [ editar ]

Artículo principal: Clasificación de filtración de aire NIOSH

En los Estados Unidos , el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional define las siguientes categorías de filtros de partículas de acuerdo con su clasificación de filtración de aire NIOSH. [32] (Las categorías resaltadas en azul no se han aplicado realmente a ningún producto).

Reproducir medios
Un video que describe las pruebas de certificación N95
Resistencia al aceiteClasificaciónDescripción
No resistente al aceiteN95Filtra al menos el 95% de las partículas en el aire.
N99Filtra al menos el 99% de las partículas en el aire
N100Filtra al menos el 99,97% de las partículas en el aire
Aceite r esistantR95Filtra al menos el 95% de las partículas en el aire.
R99Filtra al menos el 99% de las partículas en el aire
R100Filtra al menos el 99,97% de las partículas en el aire
Techo de aceite pP95Filtra al menos el 95% de las partículas en el aire.
P99Filtra al menos el 99% de las partículas en el aire
P100Filtra al menos el 99,97% de las partículas en el aire

Además, los filtros HE (de alta eficiencia) son la clase de filtro de partículas que se usa con los respiradores purificadores de aire motorizados . Estos son 99,97% eficientes contra partículas de 0,3 micrones , lo mismo que un filtro P100. [33] [34] [35]

Durante la pandemia de COVID-19, la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional de EE. UU. Emitió una tabla de equivalencias, que proporciona estándares extranjeros similares para cada estándar de EE. UU. [36]

En los Estados Unidos, los respiradores N95 están diseñados y / o fabricados por compañías como 3M , Honeywell , Cardinal Health , Moldex, [37] Kimberly-Clark , Alpha Pro Tech, [38] Gerson, [39] Prestige Ameritech y Halyard Health . En Canadá, los N95 son fabricados por AMD Medicom, [40] Vitacore, [41] Advanced Material Supply, [42] Eternity [43] y Mansfield Medical. [44] La empresa taiwanesa Makrite fabrica respiradores N95 y similares para otros países. [45] Degil es una etiqueta para algunos de los respiradores de Makrite.

Estándares europeos (FFP2 y otros) [ editar ]

Más información: estándares FFP
Máscaras FFP2
Mascarilla facial FFP2 sin válvula de exhalación

La norma europea EN 143 define las clases 'P' de filtros de partículas que se pueden acoplar a una mascarilla, y la norma europea EN 149 define las siguientes clases de "medias máscaras filtrantes" o "piezas faciales filtrantes" (FFP), es decir, respiradores que están construidos total o sustancialmente con material filtrante: [46]

ClaseTipo de filtroLímite de penetración del filtro (a un flujo de aire de 95 L / min)Fuga hacia adentroBanda elástica típica
FFP1MáscaraFiltra al menos el 80% de las partículas en el aire<22%amarillo
FFP2Filtra al menos el 94% de las partículas en el aire.<8%azul o blanco
FFP3Filtra al menos el 99% de las partículas en el aire<2%rojo
P1Adjunto archivoFiltra al menos el 80% de las partículas en el aireN / AN / A
P2Filtra al menos el 94% de las partículas en el aire.
P3Filtra al menos el 99,95% de las partículas en el aire

Tanto la norma europea EN 143 como la EN 149 prueban la penetración del filtro con cloruro de sodio seco y aerosoles de aceite de parafina después de almacenar los filtros a 70 ° C y −30 ° C durante 24 h cada uno. Los estándares incluyen pruebas de resistencia mecánica, resistencia a la respiración y obstrucciones. EN 149 prueba la fuga hacia adentro entre la máscara y la cara, donde 10 sujetos humanos realizan 5 ejercicios cada uno. La media truncada de la fuga promedio de 8 individuos no debe exceder los valores antes mencionados. [47] ( § 8.5 )

En Alemania, los respiradores FFP2 son fabricados por empresas como Dräger , Uvex [48] y Core Medical. [49] En Bélgica, Ansell [50] fabrica máscaras ffp2. En Francia, la empresa Valmy [51] los fabrica. En el Reino Unido, la empresa Hardshell [52] ha comenzado recientemente a fabricar máscaras ffp2.

Otros estándares (KN95 y otros) [ editar ]

Norma china para respiradores
Mascarilla KN95

Los estándares de respiradores en todo el mundo se dividen libremente en los dos campos de grados similares a los de EE. UU. Y la UE. De acuerdo con 3M , los respiradores fabricados de acuerdo con las siguientes normas son equivalentes a los respiradores N95 de EE. UU. O FFP2 europeos "para filtrar partículas no basadas en aceite como las que resultan de incendios forestales, contaminación atmosférica de PM 2.5, erupciones volcánicas o bioaerosoles (por ejemplo, virus) ": [53]

  • KN95 chino (GB2626-2006): similar a EE. UU. Tiene categoría KN (partículas no aceitosas) y KP (partículas aceitosas), versiones 90/95/100. Requisitos de fuga al estilo de la UE. [54] [55] En China, los respiradores KN95 son fabricados por empresas como Guangzhou Harley, [56] Guangzhou Powecom, [57] Shanghai Dasheng [58] y FLTR. [59]
  • Primera clase coreana (KMOEL - 2017-64), también denominada "KF94": grados de la UE, KF 80/94/99 para segunda / primera / especial. [60] En Corea, los respiradores KF94 son fabricados por empresas como LG , Soomlab, [61] Airqueen, [62] Kleannara, [63] Dr. Puri, [64] Bluna [65] y BOTN. [66] [67] La empresa de Hong Kong Masklab también fabrica respiradores de estilo KF. [68]
  • Australia / Nueva Zelanda P2 (AS / NZ 1716: 2012): similar a los grados de la UE.

El NPPTL también ha publicado una guía para el uso de máscaras que no son de NIOSH en lugar del N95 en la respuesta COVID-19 . La OSHA tiene un documento similar. Los siguientes estándares de respiradores se consideran similares al N95 en los EE. UU.: [69] [70]

  • Japonés DS (JMHLW-Notificación 214, 2018): grados japoneses DS2 / RS2 similares a la UE con prefijo de dos letras: la primera letra D / R significa desechable o reemplazable; la segunda letra S / L significa partículas secas (NaCl) o aceitosas ( aceite DOP ) [5] Los respiradores japoneses DS2 son fabricados por compañías como Hogy Medical, [71] Koken, [72] Shigematsu, [73] Toyo Safety, [ 74] Trusco, [75] Vilene [76] y Yamamoto Safety. [77]
  • Mexicana N95 (NOM-116-2009): mismos grados que en NIOSH
  • PFF2 brasileño (ABNT / NBR 13698: 2011): grados similares a los de la UE

Desinfección y reutilización [ editar ]

Las mascarillas de respiración con máscara de filtrado duro generalmente están diseñadas para ser desechables, durante 8 horas de uso continuo o intermitente. Un laboratorio descubrió que había una disminución en la calidad del ajuste después de cinco colocaciones consecutivas. [14] Una vez que estén demasiado obstruidos físicamente para respirar, deben reemplazarse.

Las mascarillas de respiración con máscara de filtrado duro a veces se reutilizan, especialmente durante las pandemias, cuando hay escasez. Las partículas infecciosas podrían sobrevivir en las máscaras hasta 24 horas después del final de su uso, según estudios que utilizan modelos de SARS-CoV-2 ; [14] En la pandemia de COVID-19, los CDC de EE. UU. Recomendaron que si las mascarillas se agotan, cada trabajador de la salud debe recibir cinco mascarillas, una para usar por día, de modo que cada mascarilla permanezca al menos cinco días almacenada en un bolsa de papel entre cada uso. Si no hay suficientes mascarillas para hacer esto, recomiendan esterilizar las mascarillas entre usos. [78] Algunos hospitales han estado almacenando mascarillas usadas como medida de precaución. [79]Los CDC de EE. UU. Emitieron pautas para estirar los suministros de N95, recomendando un uso prolongado sobre la reutilización. Destacaron el riesgo de infección al tocar la superficie exterior contaminada de la máscara, lo que incluso los profesionales hacen con frecuencia sin querer, y recomendaron lavarse las manos cada vez que se toca la máscara. Para reducir la contaminación de la superficie de la mascarilla, recomendaron protectores faciales y pedir a los pacientes que también usen mascarillas ("enmascaramiento de la fuente"). [80]

Aparte del tiempo, se han probado otros métodos de desinfección. Se ha observado daño físico a las máscaras al calentarlas en el microondas, calentarlas en una bolsa de vapor, dejarlas reposar en calor húmedo y golpearlas con dosis excesivamente altas de irradiación germicida ultravioleta (UVGI). Los métodos a base de cloro, como el blanqueador con cloro , pueden causar olor residual, liberación de cloro cuando la máscara se humedece y, en un estudio, rotura física de las almohadillas nasales, lo que aumenta las fugas. [14] El ajuste y la comodidad no parecen verse perjudicados por los rayos UVGI, la incubación con calor húmedo y el vapor generado por microondas. [14]

Es posible que algunos métodos no dañen visiblemente la máscara, pero arruinan la capacidad de filtración de la máscara. Esto se ha visto en los intentos de esterilizar sumergiéndolo en agua y jabón, calentándolo en seco a 160 ° C y tratando con alcohol isopropílico al 70% y plasma gaseoso de peróxido de hidrógeno [14] (hecho al vacío con ondas de radio [81] ) . La carga eléctrica estática en las microfibras (que atrae o repele las partículas que pasan a través de la máscara, lo que las hace más propensas a moverse hacia los lados y golpear y adherirse a una fibra [ cita requerida ] ; ver electret) es destruido por algunos métodos de limpieza. La UVGI (luz ultravioleta), el vapor de agua hirviendo y el calentamiento en horno seco no parecen reducir la eficiencia del filtro, y estos métodos descontaminan con éxito las máscaras. [14]

El UVGI (un método ultravioleta), el óxido de etileno , el calentamiento en horno seco y el peróxido de hidrógeno vaporizado son actualmente los métodos más favorecidos en uso en los hospitales, pero ninguno ha sido probado adecuadamente. [14] Donde hay suficientes mascarillas disponibles, es preferible ciclarlas y reutilizar una mascarilla solo después de dejarla reposar sin usar durante 5 días. [78]

Se ha demostrado [82] que las máscaras también se pueden esterilizar mediante radiación ionizante. La radiación gamma y los electrones de alta energía penetran profundamente en el material y se pueden usar para esterilizar grandes lotes de máscaras en un corto período de tiempo. Las máscaras se pueden esterilizar hasta dos veces, pero deben recargarse después de cada esterilización, ya que la carga de la superficie se pierde con la radiación.

Referencias [ editar ]

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