Las propiedades del ultravioleta dependen de la longitud de onda y el ultravioleta de diferentes fuentes tiene un espectro diferente. Discutiremos qué fuentes de luz ultravioleta y cómo utilizarlas para maximizar el efecto bactericida y minimizar los riesgos de efectos biológicos no deseados.
Arroz. 1. La foto no muestra desinfección con radiación UVC, como se podría pensar, sino entrenamiento en el uso de un traje protector con detección de puntos luminiscentes de fluidos corporales entrenados en rayos UVA. Los rayos UVA son un ultravioleta suave y no tienen efecto bactericida. Cerrar los ojos es una precaución de seguridad razonable, ya que el amplio espectro de las lámparas fluorescentes UVA utilizadas se superpone con el UVB, que es perjudicial para la vista (fuente Simon Davis/DFID).
La longitud de onda de la luz visible corresponde a la energía cuántica a partir de la cual la acción fotoquímica se vuelve posible. Los cuantos de luz visible provocan reacciones fotoquímicas en un tejido fotosensible específico: la retina.
El ultravioleta es invisible, su longitud de onda es más corta, la frecuencia y la energía del cuanto son mayores, la radiación es más intensa y la variedad de reacciones fotoquímicas y efectos biológicos es mayor.
Ultravioleta se diferencia en:
- Longitud de onda larga/suave/cercana UVA (400...315 nm) similar en propiedades a la luz visible;
- Dureza media - UVB (315...280 nm);
- Onda corta/onda larga/dura – UVC (280…100 nm).
Efecto bactericida de la luz ultravioleta.
Un efecto bactericida lo ejerce la luz ultravioleta dura (UVC) y, en menor medida, la luz ultravioleta de dureza media (UVB). La curva de eficacia bactericida muestra que sólo un estrecho rango de 230...300 nm, es decir, aproximadamente una cuarta parte del rango llamado ultravioleta, tiene un claro efecto bactericida.
Arroz. 2 Curvas de eficiencia bactericida de []
Los cuantos con longitudes de onda en este rango son absorbidos por los ácidos nucleicos, lo que conduce a la destrucción de la estructura del ADN y el ARN. Además de ser bactericida, es decir, matar bacterias, esta gama tiene efectos virucida (antiviral), fungicida (antifúngico) y esporicida (matar esporas). Esto incluye matar el virus ARN SARS-CoV-2020, que causó la pandemia de 2.
El efecto bactericida de la luz solar.
El efecto bactericida de la luz solar es relativamente pequeño. Miremos el espectro solar por encima y por debajo de la atmósfera:
Arroz. 3. Espectro de radiación solar sobre la atmósfera y al nivel del mar. La parte más dura del rango ultravioleta no llega a la superficie de la tierra (tomado de Wikipedia).
Vale la pena prestar atención al espectro atmosférico resaltado en amarillo. La energía cuántica del borde izquierdo del espectro de los rayos solares supraatmosféricos con una longitud de onda inferior a 240 nm corresponde a una energía de enlace químico de 5.1 eV en la molécula de oxígeno “O2”. El oxígeno molecular absorbe estos cuantos, se rompe el enlace químico y se forma oxígeno atómico “O”, que se combina nuevamente en moléculas de oxígeno “O2” y, parcialmente, de ozono “O3”.
La UVC solar supraatmosférica forma ozono en la atmósfera superior, llamada capa de ozono. La energía del enlace químico en una molécula de ozono es menor que en una molécula de oxígeno y, por lo tanto, el ozono absorbe cuantos de menor energía que el oxígeno. Y mientras que el oxígeno sólo absorbe los UVC, la capa de ozono absorbe los UVC y los UVB. Resulta que el sol genera ozono en el borde mismo de la parte ultravioleta del espectro, y este ozono luego absorbe la mayor parte de la fuerte radiación ultravioleta del sol, protegiendo a la Tierra.
Ahora, con atención, prestando atención a las longitudes de onda y a la escala, combinaremos el espectro solar con el espectro de acción bactericida.
Arroz. 4 Espectro de acción bactericida y espectro de radiación solar.
Se puede observar que el efecto bactericida de la luz solar es insignificante. La parte del espectro capaz de ejercer un efecto bactericida es absorbida casi por completo por la atmósfera. En diferentes épocas del año y en diferentes latitudes la situación es ligeramente diferente, pero cualitativamente similar.
Peligro ultravioleta
El líder de uno de los países más grandes sugirió: “para curar el COVID-19 es necesario introducir la luz solar en el cuerpo”. Sin embargo, los rayos UV germicidas destruyen el ARN y el ADN, incluidos los humanos. Si “introduces luz solar dentro del cuerpo”, la persona morirá.
La epidermis, principalmente el estrato córneo de células muertas, protege el tejido vivo de los rayos UVC. Debajo de la capa epidérmica, solo penetra menos del 1% de la radiación UVC [OMS]. Las ondas UVB y UVA más largas penetran a mayores profundidades.
Si no hubiera radiación ultravioleta solar, tal vez las personas no tendrían epidermis ni estrato córneo, y la superficie del cuerpo sería mucosa, como la de los caracoles. Pero desde que los humanos evolucionaron bajo el sol, sólo las superficies protegidas del sol son mucosas. La más vulnerable es la superficie mucosa del ojo, protegida condicionalmente de la radiación ultravioleta solar por los párpados, las pestañas, las cejas, la motricidad facial y el hábito de no mirar al sol.
Cuando los oftalmólogos aprendieron por primera vez a sustituir el cristalino por uno artificial, se enfrentaron al problema de las quemaduras en la retina. Comenzaron a comprender las razones y descubrieron que el cristalino humano vivo es opaco a la luz ultravioleta y protege la retina. Después de esto, las lentes artificiales también se hicieron opacas a la luz ultravioleta.
Una imagen del ojo en rayos ultravioleta ilustra la opacidad del cristalino a la luz ultravioleta. No debes iluminar tu propio ojo con luz ultravioleta, ya que con el tiempo el cristalino se vuelve turbio, incluso debido a la dosis de luz ultravioleta acumulada a lo largo de los años, y es necesario reemplazarlo. Por lo tanto, utilizaremos la experiencia de personas valientes que descuidaron la seguridad, iluminaron sus ojos con una linterna ultravioleta con una longitud de onda de 365 nm y publicaron el resultado en YouTube.
Arroz. 5 Fotograma de un vídeo del canal de Youtube “Kreosan”.
Son populares las linternas ultravioleta que inducen luminiscencia con una longitud de onda de 365 nm (UVA). Los compran los adultos, pero inevitablemente caen en manos de los niños. Los niños se iluminan los ojos con estas linternas y miran atentamente y durante mucho tiempo el cristal resplandeciente. Es aconsejable prevenir este tipo de acciones. Si esto sucede, puede estar seguro de que las cataratas en estudios con ratones son causadas de manera confiable por la irradiación UVB del cristalino, pero el efecto catarogénico de los UVA es inestable [].
Sin embargo, se desconoce el espectro exacto de acción de la luz ultravioleta sobre la lente. Y teniendo en cuenta que las cataratas son un efecto muy retardado, se necesita algo de inteligencia para no iluminar los ojos con luz ultravioleta con antelación.
Las membranas mucosas del ojo se inflaman relativamente rápido bajo la radiación ultravioleta, lo que se denomina fotoqueratitis y fotoconjuntivitis. Las mucosas se enrojecen y aparece una sensación de “arena en los ojos”. El efecto desaparece al cabo de unos días, pero las quemaduras repetidas pueden provocar opacidad de la córnea.
Las longitudes de onda que causan estos efectos corresponden aproximadamente a la función de riesgo UV ponderada dada en la norma de seguridad fotobiológica [IEC 62471] y aproximadamente igual que el rango germicida.
Arroz. 6 Espectros de radiación ultravioleta que causan fotoconjuntivitis y fotoqueratitis de [] y una función ponderada del peligro de los rayos UV actínicos para la piel y los ojos debido a [].
Las dosis umbral para fotoqueratitis y fotoconjuntivitis son 50-100 J/m2, este valor no excede las dosis utilizadas para la desinfección. No será posible desinfectar la mucosa del ojo con luz ultravioleta sin provocar inflamación.
El eritema, es decir, las "quemaduras solares", es peligroso debido a la radiación ultravioleta en el rango de hasta 300 nm. Según algunas fuentes, la máxima eficiencia espectral del eritema se produce en longitudes de onda de aproximadamente 300 nm.]. La dosis mínima que provoca un eritema apenas perceptible MED (Dosis Mínima de Eritema) para diferentes tipos de piel oscila entre 150 y 2000 J/m2. Para los residentes de la zona media, un DER típico puede considerarse un valor de unos 200...300 J/m2.
Los rayos UVB en el rango de 280-320 nm, con un máximo alrededor de 300 nm, causan cáncer de piel. No existe una dosis umbral; una dosis más alta significa un riesgo mayor y el efecto se retrasa.
Arroz. 7 curvas de acción de los rayos UV que provocan eritema y cáncer de piel.
El envejecimiento cutáneo fotoinducido es causado por la radiación ultravioleta en todo el rango de 200...400 nm. Existe una fotografía muy conocida de un camionero que estuvo expuesto a la radiación ultravioleta solar mientras conducía principalmente en el lado izquierdo. El conductor tenía la costumbre de conducir con la ventanilla bajada, pero el lado derecho de su cara estaba protegido de la radiación ultravioleta del sol por el parabrisas. La diferencia en el estado de la piel relacionado con la edad en el lado derecho e izquierdo es impresionante:
Arroz. 8 Foto de un conductor que condujo con la ventanilla bajada durante 28 años [].
Si estimamos aproximadamente que la edad de la piel en diferentes lados de la cara de esta persona difiere en veinte años y esto es consecuencia del hecho de que durante aproximadamente los mismos veinte años un lado de la cara estuvo iluminado por el sol y el otro Si no fuera así, podemos concluir cautelosamente que un día al sol es un día y envejece la piel.
A partir de datos de referencia [] se sabe que en latitudes medias, en verano, bajo el sol directo, la dosis eritematosa mínima de 200 J/m2 se acumula más rápido que en una hora. Comparando estas cifras con la conclusión extraída, podemos sacar otra conclusión: el envejecimiento de la piel durante el trabajo periódico y de corta duración con lámparas ultravioleta no representa un peligro significativo.
¿Cuánta luz ultravioleta se necesita para la desinfección?
El número de microorganismos supervivientes en las superficies y en el aire disminuye exponencialmente al aumentar la dosis de radiación ultravioleta. Por ejemplo, la dosis que mata el 90% de la Mycobacterium tuberculosis es 10 J/m2. Dos dosis matan al 99%, tres dosis matan al 99,9%, etc.
Arroz. 9 Dependencia de la proporción de Mycobacterium tuberculosis supervivientes de la dosis de radiación ultravioleta a una longitud de onda de 254 nm.
La dependencia exponencial es notable porque incluso una pequeña dosis mata a la mayoría de los microorganismos.
Entre los enumerados en [] Microorganismos patógenos, la Salmonella es la más resistente a la radiación ultravioleta. La dosis que mata el 90% de sus bacterias es 80 J/m2. Según el estudio [Kowalski2020], la dosis media que mata el 90% de los coronavirus es de 67 J/m2. Pero para la mayoría de los microorganismos esta dosis no supera los 50 J/m2. A efectos prácticos, puedes recordar que la dosis estándar que desinfecta con un 90% de eficacia es de 50 J/m2.
Según la metodología actual aprobada por el Ministerio de Salud de Rusia para utilizar radiación ultravioleta para la desinfección del aire [] Se requiere una eficiencia de desinfección máxima de “tres nueves” o 99,9% para quirófanos, hospitales de maternidad, etc. Para aulas escolares, edificios públicos, etc. “un nueve” es suficiente, es decir, se destruye el 90% de los microorganismos. Esto significa que, dependiendo de la categoría de la habitación, son suficientes de una a tres dosis estándar de 50...150 J/m2.
Un ejemplo de estimación del tiempo de irradiación requerido: digamos que es necesario desinfectar el aire y las superficies en una habitación de 5 × 7 × 2,8 metros, para lo cual se utiliza una lámpara abierta Philips TUV 30W.
La descripción técnica de la lámpara indica un flujo bactericida de 12 W []. En un caso ideal, todo el flujo va estrictamente a las superficies a desinfectar, pero en una situación real, la mitad del flujo se desperdiciará sin beneficio, por ejemplo, iluminará la pared detrás de la lámpara con excesiva intensidad. Por tanto, contaremos con un caudal útil de 6 vatios. La superficie total irradiada de la habitación es piso 35 m2 + techo 35 m2 + paredes 67 m2, total 137 m2.
En promedio, el flujo de radiación bactericida que incide sobre la superficie es de 6 W/137 m2 = 0,044 W/m2. En una hora, es decir, en 3600 segundos, estas superficies recibirán una dosis de 0,044 W/m2 × 3600 s = 158 J/m2, o aproximadamente 150 J/m2. Lo que corresponde a tres dosis estándar de 50 J/m2 o “tres nueves” - 99,9% de eficacia bactericida, es decir. Requisitos del quirófano. Y como la dosis calculada, antes de caer a la superficie, atravesó el volumen de la habitación, el aire se desinfectó con no menos eficacia.
Si los requisitos de esterilidad son pequeños y "un nueve" es suficiente, en el ejemplo considerado, se necesita tres veces menos tiempo de irradiación: aproximadamente 20 minutos.
Protección UV
La principal medida de protección durante la desinfección ultravioleta es salir de la habitación. Estar cerca de una lámpara UV en funcionamiento, pero mirar hacia otro lado no ayudará; las membranas mucosas de los ojos todavía están irradiadas.
Los vasos de cristal pueden ser una medida parcial para proteger las mucosas de los ojos. La afirmación categórica “el vidrio no transmite radiación ultravioleta” es incorrecta; hasta cierto punto lo hace, y las diferentes marcas de vidrio lo hacen de diferentes maneras. Pero, en general, a medida que disminuye la longitud de onda, la transmitancia disminuye y la UVC se transmite eficazmente sólo mediante vidrio de cuarzo. Las gafas para gafas no son en ningún caso de cuarzo.
Podemos decir con confianza que las lentes de las gafas marcadas con UV400 no transmiten radiación ultravioleta.
Arroz. 10 Espectro de transmisión de gafas con índices UV380, UV400 y UV420. Imagen del sitio web []
También es una medida de protección el uso de fuentes bactericidas de la gama UVC que no emiten potencialmente peligrosas, pero no eficaces para la desinfección, las gamas UVB y UVA.
fuentes ultravioleta
diodos ultravioleta
Los diodos ultravioleta (UVA) de 365 nm más comunes están diseñados para "linternas de policía" que producen luminiscencia para detectar contaminantes que son invisibles sin luz ultravioleta. La desinfección con tales diodos es imposible (ver Fig. 11).
Para la desinfección se pueden utilizar diodos UVC de onda corta con una longitud de onda de 265 nm. El costo de un módulo de diodo que reemplazaría una lámpara bactericida de mercurio es tres órdenes de magnitud mayor que el costo de la lámpara, por lo que en la práctica estas soluciones no se utilizan para desinfectar grandes áreas. Pero están apareciendo dispositivos compactos que utilizan diodos UV para desinfectar áreas pequeñas: instrumentos, teléfonos, lesiones cutáneas, etc.
Lámparas de mercurio de baja presión.
La lámpara de mercurio de baja presión es el estándar con el que se comparan todas las demás fuentes.
La mayor parte de la energía de radiación del vapor de mercurio a baja presión en una descarga eléctrica cae en la longitud de onda de 254 nm, ideal para la desinfección. Una pequeña parte de la energía se emite a una longitud de onda de 185 nm, lo que genera ozono de forma intensiva. Y se emite muy poca energía en otras longitudes de onda, incluido el rango visible.
En las lámparas fluorescentes de mercurio de luz blanca convencionales, el vidrio de la bombilla no transmite la radiación ultravioleta emitida por el vapor de mercurio. Pero el fósforo, un polvo blanco que se encuentra en las paredes del matraz, brilla en el rango visible bajo la influencia de la luz ultravioleta.
Las lámparas UVB o UVA están diseñadas de manera similar, la bombilla de vidrio no transmite el pico de 185 nm y el pico de 254 nm, pero el fósforo bajo la influencia de la radiación ultravioleta de onda corta no emite luz visible, sino ultravioleta de onda larga. radiación. Se trata de lámparas con fines técnicos. Y como el espectro de las lámparas UVA es similar al del sol, estas lámparas también se utilizan para broncearse. La comparación del espectro con la curva de eficacia bactericida muestra que el uso de lámparas UVB y especialmente UVA para la desinfección no es apropiado.
Arroz. 11 Comparación de la curva de eficiencia bactericida, el espectro de una lámpara UVB, el espectro de una lámpara de bronceado UVA y el espectro de un diodo de 365 nm. Espectros de lámpara tomados del sitio web de la Asociación Estadounidense de Fabricantes de Pinturas [].
Tenga en cuenta que el espectro de una lámpara fluorescente UVA es amplio y cubre el rango UVB. El espectro del diodo de 365 nm es mucho más estrecho, esto es "UVA honesto". Si se requiere UVA para producir luminiscencia con fines decorativos o para detectar contaminantes, usar un diodo es más seguro que usar una lámpara fluorescente ultravioleta.
Una lámpara bactericida de mercurio UVC de baja presión se diferencia de las lámparas fluorescentes en que no hay fósforo en las paredes de la bombilla y la bombilla transmite luz ultravioleta. La línea principal de 254 nm siempre se transmite, y la línea de 185 nm generadora de ozono puede dejarse en el espectro de la lámpara o eliminarse con una bombilla de vidrio con transmisión selectiva.
Arroz. 12 El rango de emisión está indicado en el etiquetado de las lámparas ultravioleta. Una lámpara germicida UVC se puede reconocer por la ausencia de fósforo en la bombilla.
El ozono tiene un efecto bactericida adicional, pero es carcinógeno, por lo que para no esperar a que el ozono se erosione después de la desinfección, se utilizan lámparas que no forman ozono sin la línea de 185 nm en el espectro. Estas lámparas tienen un espectro casi ideal: una línea principal con una alta eficiencia bactericida de 254 nm, una radiación muy débil en el rango ultravioleta no bactericida y una pequeña radiación de "señal" en el rango visible.
Arroz. 13. El espectro de una lámpara de mercurio UVC de baja presión (proporcionada por la revista lumen2b.ru) se combina con el espectro de radiación solar (de Wikipedia) y la curva de eficiencia bactericida (de ESNA Lighting Handbook []).
El brillo azul de las lámparas germicidas le permite ver que la lámpara de mercurio está encendida y funcionando. La luz es débil y esto da la impresión engañosa de que es seguro mirar la lámpara. No creemos que la radiación en el rango UVC represente el 35...40% de la energía total consumida por la lámpara.
Arroz. 14 Una pequeña fracción de la energía de radiación del vapor de mercurio está en el rango visible y es visible como un débil resplandor azul.
Una lámpara de mercurio bactericida de baja presión tiene la misma base que una lámpara fluorescente normal, pero tiene una longitud diferente para que la lámpara bactericida no se inserte en lámparas normales. La lámpara para lámpara bactericida, además de sus dimensiones, se distingue por el hecho de que todas las piezas de plástico son resistentes a la radiación ultravioleta, los cables ultravioleta están cubiertos y no hay difusor.
Para las necesidades bactericidas domésticas, el autor utiliza una lámpara bactericida de 15 W, utilizada anteriormente para desinfectar la solución nutritiva de una instalación hidropónica. Su análogo se puede encontrar buscando “esterilizador ultravioleta para acuarios”. Cuando la lámpara funciona se libera ozono, lo cual no es bueno, pero sí útil para desinfectar, por ejemplo, los zapatos.
Arroz. 15 Lámparas de mercurio de baja presión con varios tipos de base. Imágenes del sitio web de Aliexpress.
Lámparas de mercurio de media y alta presión.
Un aumento en la presión del vapor de mercurio conduce a un espectro más complejo; el espectro se expande y aparecen más líneas en él, incluso en las longitudes de onda generadoras de ozono. La introducción de aditivos en el mercurio conduce a una complejidad aún mayor del espectro. Hay muchas variedades de este tipo de lámparas y el espectro de cada una es especial.
Arroz. 16 Ejemplos de espectros de lámparas de mercurio de media y alta presión.
El aumento de la presión reduce la eficiencia de la lámpara. Tomando como ejemplo la marca Aquafineuv, las lámparas UVC de media presión emiten entre el 15 y el 18% del consumo de energía, y no el 40% como lámparas de baja presión. Y el costo del equipo por vatio de flujo UVC es mayor [].
La disminución de la eficiencia y el aumento del coste de la lámpara se compensan con su compacidad. Por ejemplo, la desinfección del agua corriente o el secado del barniz aplicado a alta velocidad en la impresión requieren fuentes compactas y potentes; el costo y la eficiencia específicos no son importantes. Pero no es correcto utilizar una lámpara de este tipo para desinfectar.
Irradiador UV fabricado con un quemador DRL y una lámpara DRT
Existe una forma "popular" de obtener una potente fuente ultravioleta de forma relativamente económica. Están en desuso, pero todavía se venden lámparas DRL de luz blanca de 125...1000 W. En estas lámparas, dentro del matraz exterior hay un "quemador", una lámpara de mercurio de alta presión. Emite luz ultravioleta de banda ancha, que es bloqueada por la bombilla de vidrio exterior, pero hace que el fósforo de sus paredes brille. Si rompes el matraz exterior y conectas el quemador a la red a través de un estrangulador estándar, obtendrás un potente emisor ultravioleta de banda ancha.
Un emisor casero de este tipo tiene desventajas: baja eficiencia en comparación con las lámparas de baja presión, una gran proporción de radiación ultravioleta está fuera del rango bactericida y no se puede permanecer en la habitación durante algún tiempo después de apagar la lámpara hasta que el ozono se desintegre o desaparezca.
Pero las ventajas también son innegables: bajo coste y gran potencia en un tamaño compacto. Una de las ventajas es la generación de ozono. El ozono desinfectará las superficies sombreadas que no estén expuestas a los rayos ultravioleta.
Arroz. 17 Irradiador ultravioleta fabricado con lámparas DRL. La foto se publica con el permiso del autor, un dentista búlgaro, utilizando este irradiador además de la lámpara bactericida estándar Philips TUV de 30 W.
En los irradiadores del tipo OUFK-01 "Solnyshko" se utilizan fuentes ultravioleta similares para la desinfección en forma de lámparas de mercurio de alta presión.
Por ejemplo, para la popular lámpara “DRT 125-1”, el fabricante no publica el espectro, pero proporciona los parámetros en la documentación: intensidad de irradiación a una distancia de 1 m de la lámpara UVA – 0,98 W/m2, UVB – 0,83 W/m2, UVC – 0,72 W/m2, flujo bactericida 8 W, y después del uso, se requiere ventilación de la habitación con ozono []. En respuesta a una pregunta directa sobre la diferencia entre una lámpara DRT y un quemador DRL, el fabricante respondió en su blog que la DRT tiene una capa aislante verde en los cátodos.
Arroz. 18 Fuente ultravioleta de banda ancha - Lámpara DRT-125
Según las características indicadas, está claro que el espectro es de banda ancha con una proporción casi igual de radiación en ultravioleta suave, media y dura, incluida la UVC dura que genera ozono. El flujo bactericida es del 6,4% del consumo eléctrico, es decir, la eficiencia es 6 veces menor que la de una lámpara tubular de baja presión.
El fabricante no publica el espectro de esta lámpara y en Internet circula la misma imagen con el espectro de uno de los DRT. Se desconoce la fuente original, pero el ratio de energía en los rangos UVC, UVB y UVA no se corresponde con los declarados para la lámpara DRT-125. Para DRT, se establece una proporción aproximadamente igual y el espectro muestra que la energía UVB es muchas veces mayor que la energía UBC. Y en los rayos UVA es muchas veces mayor que en los UVB.
Arroz. 19. Espectro de una lámpara de arco de mercurio de alta presión, que suele ilustrar el espectro del DRT-125, ampliamente utilizado con fines médicos.
Está claro que las lámparas con diferentes presiones y aditivos de mercurio emiten de forma ligeramente diferente. También está claro que un consumidor desinformado tiende a imaginar de forma independiente las características y propiedades deseadas de un producto, adquirir confianza basándose en sus propias suposiciones y realizar una compra. Y la publicación del espectro de una lámpara en particular provocará discusiones, comparaciones y conclusiones.
Una vez, el autor compró una instalación OUFK-01 con una lámpara DRT-125 y la utilizó durante varios años para probar la resistencia a los rayos UV de productos plásticos. Irradié dos productos al mismo tiempo, uno de los cuales era de control hecho de plástico resistente a los rayos ultravioleta, y miré cuál se volvería amarillo más rápido. Para tal aplicación, no es necesario conocer la forma exacta del espectro; sólo es importante que el emisor sea de banda ancha. Pero, ¿por qué utilizar luz ultravioleta de banda ancha si se requiere desinfección?
El propósito de OUFK-01 establece que el irradiador se utiliza para procesos inflamatorios agudos. Es decir, en los casos en que el efecto positivo de la desinfección de la piel supere el posible daño de la radiación ultravioleta de banda ancha. Evidentemente, en este caso, es mejor utilizar ultravioleta de banda estrecha, sin longitudes de onda en el espectro que tengan un efecto distinto al bactericida.
Desinfección del aire
La luz ultravioleta se considera un medio insuficiente para desinfectar superficies, ya que los rayos no pueden penetrar donde, por ejemplo, penetra el alcohol. Pero la luz ultravioleta desinfecta eficazmente el aire.
Al estornudar y toser se forman gotitas de varios micrómetros de tamaño que quedan suspendidas en el aire desde varios minutos hasta varias horas []. Los estudios sobre tuberculosis han demostrado que una sola gota de aerosol es suficiente para provocar una infección.
En la calle estamos relativamente seguros debido a los enormes volúmenes y movilidad del aire, que puede dispersar y desinfectar cualquier estornudo con el tiempo y la radiación solar. Incluso en el metro, si bien la proporción de personas infectadas es pequeña, el volumen total de aire por persona infectada es grande y una buena ventilación reduce el riesgo de propagación de la infección. El lugar más peligroso durante una pandemia de enfermedades transmitidas por el aire es un ascensor. Por tanto, quienes estornuden deben ser puestos en cuarentena y desinfectar el aire de los espacios públicos con ventilación insuficiente.
Recirculadores
Una de las opciones para la desinfección del aire son los recicladores UV cerrados. Analicemos uno de estos recirculadores: "Dezar 7", conocido por ser visto incluso en la oficina de la primera persona del estado.
La descripción del recirculador dice que sopla 100 m3 por hora y está diseñado para tratar una habitación con un volumen de 100 m3 (aproximadamente 5 × 7 × 2,8 metros).
Sin embargo, la capacidad de desinfectar 100 m3 de aire por hora no significa que el aire de una habitación de 100 m3 por hora será tratado con la misma eficacia. El aire tratado diluye el aire sucio y de esta forma ingresa una y otra vez al recirculador. Es fácil construir un modelo matemático y calcular la eficiencia de dicho proceso:
Arroz. 20 La influencia del funcionamiento de un recirculador UV en la cantidad de microorganismos en el aire de una habitación sin ventilación.
Para reducir la concentración de microorganismos en el aire en un 90%, el recirculador debe funcionar durante más de dos horas. Si no hay ventilación en la habitación, esto es posible. Pero normalmente no hay habitaciones con gente y sin ventilación. P.ej, [] prescribe un caudal mínimo de aire exterior para ventilación de 3 m3 por hora por 1 m2 de superficie del apartamento. Esto equivale a una renovación completa del aire cada hora y hace inútil el funcionamiento del recirculador.
Si consideramos el modelo no de mezcla completa, sino de chorros laminares que recorren una trayectoria compleja y constante en la habitación y entran en la ventilación, el beneficio de desinfectar uno de estos chorros es incluso menor que en el modelo de mezcla completa.
En cualquier caso, un recirculador UV no es más útil que una ventana abierta.
Una de las razones de la baja eficiencia de los recirculadores es que el efecto bactericida es extremadamente pequeño en términos de cada vatio de flujo UV. El haz viaja unos 10 centímetros dentro de la instalación y luego se refleja en el aluminio con un coeficiente de aproximadamente k = 0,7. Esto significa que el recorrido efectivo del haz dentro de la instalación es de aproximadamente medio metro, tras lo cual se absorbe sin beneficio.
Arroz. 21. Fotograma de un vídeo de YouTube que muestra el desmantelamiento de la recicladora. Son visibles lámparas germicidas y una superficie reflectante de aluminio, que reflejan la radiación ultravioleta mucho peor que la luz visible [].
Una lámpara bactericida, que se cuelga abiertamente en la pared del consultorio de una clínica y que el médico enciende según un horario, es mucho más eficaz. Los rayos de una lámpara abierta viajan varios metros, desinfectando primero el aire y luego las superficies.
Irradiadores de aire en la parte superior de la habitación.
En las salas de hospital donde hay constantemente pacientes encamados, a veces se utilizan unidades UV para irradiar los flujos de aire circulantes bajo el techo. La principal desventaja de este tipo de instalaciones es que la rejilla que cubre las lámparas sólo permite que los rayos pasen estrictamente en una dirección, absorbiendo sin beneficio más del 90% del flujo restante.
También se puede soplar aire a través de un irradiador de este tipo para crear un recirculador al mismo tiempo, pero esto no se hace, probablemente debido a la renuencia a tener un acumulador de polvo en la habitación.
Arroz. 22 Irradiador de aire UV de techo, imagen del sitio [].
Las rejillas protegen a las personas en la habitación del flujo directo de radiación ultravioleta, pero el flujo que pasa a través de la rejilla golpea el techo y las paredes y se refleja de manera difusa, con un coeficiente de reflexión de aproximadamente el 10%. La habitación se llena de radiación ultravioleta omnidireccional y las personas reciben una dosis de radiación ultravioleta proporcional al tiempo que pasan en la habitación.
Revisores y autor
Revisores
Artyom Balabanov, ingeniero electrónico, desarrollador de sistemas de curado UV;
Rumen Vasilev, Ph.D., ingeniero de iluminación, OOD "Interlux", Bulgaria;
Vadim Grigorov, biofísico;
Stanislav Lermontov, ingeniero de iluminación de Complex Systems LLC;
Alexey Pankrashkin, Ph.D., profesor asociado, ingeniería de iluminación de semiconductores y fotónica, INTECH Engineering LLC;
Andrey Khramov, especialista en diseño de iluminación para instituciones médicas;
Vitaly Tsvirko, jefe del laboratorio de pruebas de iluminación "TSSOT NAS de Bielorrusia"
autor: Anton Sharakshane, Ph.D., ingeniero de iluminación y biofísico, Primera Universidad Médica Estatal de Moscú que lleva su nombre. A ELLOS. Sechenov
referencias
referencias
[Aire esterilizado]
[Aquafineuv]
[CIE 155:2003] CIE 155:2003 DESINFECCIÓN DEL AIRE ULTRAVIOLETA
[DIN 5031-10] DIN 5031-10 2018 Física de la radiación óptica e ingeniería de iluminación. Parte 10: Radiación fotobiológicamente eficaz, cantidades, símbolos y espectro de acción. Física de la radiación óptica e ingeniería de iluminación. Radiación fotobiológicamente activa. Dimensiones, símbolos y espectros de acción.
[ESNA] Manual de iluminación de ESNA, novena edición. ed. Rea MS Sociedad de Ingeniería de Iluminación de América del Norte, Nueva York, 9
[IEC 62471] GOST R IEC 62471-2013 Lámparas y sistemas de lámparas. Seguridad fotobiológica
[Kowalski2020] Wladyslaw J. Kowalski et al., 2020 Susceptibilidad ultravioleta al coronavirus COVID-19, DOI: 10.13140/RG.2.2.22803.22566
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[Pintar]
[TUV]
[OMS] Organización Mundial de la Salud. Radiación ultravioleta: una revisión científica formal de los efectos ambientales y de salud de la radiación ultravioleta, con referencia al agotamiento global del ozono.
[Desar]
[R 3.5.1904-04] R 3.5.1904-04 Uso de radiación bactericida ultravioleta para la desinfección del aire interior
[SP 60.13330.2016] SP 60.13330.2016 Calefacción, ventilación y aire acondicionado.
Fuente: habr.com