Martins Rodríguez, Lourdes A. (2024) Técnicas de medición de aerosoles y aplicaciones en el área de la salud / Techniques aerosol measurement and applications in the health field. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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| PDF (Tesis) Español 73Mb |
Resumen en español
La emergencia de la pandemia de COVID-19 generó una demanda urgente de evaluar la capacidad de filtrado o eficiencia de retención de aerosoles en barbijos y diferentes tejidos. El Laboratorio de Seguridad Nuclear (LSN) del Centro Atómico Bariloche (CAB) ha asumido el desafío de contribuir a nivel regional y nacional en esta tarea, desarrollando un Sistema de Medición de Eficiencia de Mascarillas (SMEB). Este sistema se ajusta a las normativas internacionales, como la ASTM (para mascarillas de uso médico) y la AFNOR (para mascarillas de uso general), con el propósito de medir la eficiencia de retención de diversos tipos de mascarillas y tejidos. El diseño e implementación del SMEB, se basó principalmente en lo establecido por la Norma ASTM F2299. Para ello, la cadena de medición se modificó con el tiempo, incorporando una configuración lineal y vertical para evitar la decantación de partículas por efecto de la gravedad, con la finalidad de disminuir errores en la medición. Algunas especificaciones no pudieron cumplirse dada la disponibilidad de equipamiento, como la medición simultánea de la concentración de aerosoles antes y después de la muestra. Para la generación de aerosoles se usaron partículas calibradas de diámetros de 0.64μm, 1.7μm y 5.4μm. Los resultados de Eficiencia de Filtrado (EF) fueron obtenidos bajo un análisis estadístico que representa los respectivos errores de medición de las muestras evaluadas. Se realizaron mediciones de eficiencia tanto en muestras de barbijos nuevas como con tratamientos de descontaminación. Es importante mencionar que los tratamientos de descontaminación de barbijos fueron realizados por las respectivas instituciones que aportaron las muestras para el estudio de EF realizado por el LSN. La evaluación de barbijos se centró en tres categorías principales: barbijos N95, barbijos quirúrgicos y telas empleadas para fabricación de barbijos de uso médico y social. Con respecto a los barbijos N95, se evaluaron muestras tanto nuevas como tratadas térmicamente y con UV. En general, los tratamientos de descontaminación, como radiación UV, calor húmedo y calor seco, realizados en varios ciclos, no afectaron significativamente la eficiencia de retención. En el caso de los barbijos quirúrgicos, se encontraron variaciones significativas después de tratamientos con radiación UV y calor húmedo, por lo que puede decirse que, según la marca de barbijo, a partir de 6 ciclos de tratamientos de descontaminación aplicados sobre los barbijos, estos pueden presentar deterioro del material filtrante. Por otro lado, se pudo ver que la tela SMS de triple capa, usada para la fabricación de barbijos de uso médico, demostró ser más eficaz en comparación con la tela quirúrgica de una sola capa, ya que su resultado fue comparable con el de barbijos quirúrgicos de alta calidad, superando un 70% en el pico de 1.7μm de diámetro. En el análisis de telas para barbijos de uso social, se identificaron combinaciones de telas que cumplían con las normativas. Sin embargo, algunos barbijos comerciales destinados al uso social mostraron eficiencias variables, destacando la importancia de seleccionar cuidadosamente los materiales. Este trabajo aporta de manera significativa al avance del conocimiento científico, con un enfoque especial en la resistencia de los barbijos N95 a los tratamientos de descontaminación realizados por diversas instituciones médicas, así como en la variabilidad de la eficiencia de retención en barbijos quirúrgicos y tejidos utilizados en la confección de mascarillas de uso social. Estos descubrimientos se fundamentan en experimentos llevados a cabo por el Laboratorio de Seguridad Nuclear, cuyos resultados han sido previamente divulgados en informes técnicos por el Departamento de Seguridad Nuclear, consolidando esta investigación como una recopilación de los resultados más relevantes. Su importancia reside en la utilidad que ofrecen las distintas marcas y tipos de barbijos evaluados para la toma de decisiones en la selección de equipos de protección personal, tanto en ámbitos médicos como sociales.
Resumen en inglés
The COVID-19 pandemic triggered the critical need to assess the efficiency of aerosol retention in masks and fabrics. The Nuclear Safety Laboratory (NSL) of the Bariloche Atomic Center (BAC) undertook the challenge of contributing at a regional and national level to measure the efficiency of retention of different types of masks and fabrics. To this end, a Mask Efficiency Measurement System (MEMS) was developed to comply with international standards such as ASTM (for medical masks) and AFNOR (for general public masks). The design and implementation of the MEMS were primarily based on the provisions of ASTM F2299 Standard. Over time, the measurement chain was modified, incorporating a linear and vertical configuration to prevent particle settling due to gravity, aiming to reduce errors in measurement. Some specifications could not be met due to equipment availability, such as simultaneous measurement of aerosol concentration before and after the sample. Calibrated particles with diameters of 0.64μm, 1.7μm, and 5.4μm were used for aerosol generation. Filtering Efficiency (FE) results were obtained through statistical analysis representing the respective measurement errors of the evaluated samples. Efficiency measurements were conducted on both new mask samples and samples treated for decontamination. It is worth mentioning that decontamination treatments of masks were performed by the respective institutions that provided the samples for the FE study conducted by the NSL. The mask evaluation focused on three main categories: N95 masks, surgical masks, and fabrics used for the manufacture of medical and social masks. Regarding N95 masks, samples were evaluated both in new condition and after thermal and UV treatments. Overall, decontamination treatments such as UV radiation, moist heat, and dry heat, performed over several cycles, did not significantly affect retention efficiency. For surgical masks, significant variations were found after UV radiation and moist heat treatments, indicating that, depending on the mask brand, after 6 cycles of decontamination treatments applied to the masks, there could be deterioration of the filtering material. On the other hand, it was observed that the triple-layer SMS fabric used for the manufacture of medical masks proved to be more effective compared to single-layer surgical fabric, as its result was comparable to high-quality surgical masks, surpassing 70% at the peak of 1.7μm diameter. In the analysis of fabrics for social mask use, combinations of fabrics that met the standards were identified. However, some commercial masks intended for social use showed variable efficiencies, highlighting the importance of carefully selecting materials. This work significantly contributes to the advancement of scientific knowledge, with a special focus on the resistance of N95 masks to decontamination treatments carried out by various medical institutions, as well as the variability in retention efficiency in surgical masks and fabrics used in the production of socially used masks. These findings are based on experiments conducted by the Nuclear Safety Laboratory, whose results have been previously disseminated in technical reports by the Department of Nuclear Safety, consolidating this research as a compilation of the most relevant outcomes. Its importance lies in the utility offered by the different brands and types of masks evaluated for decision-making in the selection of personal protective equipment, both in medical and social settings.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ingeniería) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Aerosols; Aerosoles; Sellback; Reutilización; [Filtration efficiency; Eficiencia de filtrado; Aerodynamics diameter; Diámetro aerodinámico; Decontamination treatments; Tratamientos de descontaminación; Face Masks; Barbijos] |
| Referencias: | [1] 3M, Science Applied to Life. Descontaminación de Respiradores de Pieza Facial Filtrante 3M: Consideraciones Globales. Boletín Técnico, Junio 2020. [2] Ministerio de Ciencia y Tecnología. Declaración de aprobación de proyecto CNEA para medición de EF de barbijos y telas. [Disponible en: https://www.argentina.gob.ar/noticias/el-mincyt-aprobo-un-proyecto-de-cnea-que-midela-eficiencia-de-los-barbijos] 15 de julio de 2020. [3] Norma 42-CFR Part 84. APPROVAL OF RESPIRATORY PROTECTIVE DEVICES. Abril del 2004. [4] ASTM F2299/F2299M – 03 (Reapproved 2017). Standard Test Method for Determining the Initial Efficiency of Materials Used in Medical Face Masks to Penetration by Particulates Using Latex Spheres. [5] AFNOR SPEC S76-001. “Masques barrieres: Guide dexigences minimales, de methodes dessais, de confection et dusage. Fabrication en serie et confection artisanale”. Abril del 2020. [6] Marino Damian. Tesis Doctoral. Sección 2.1.3: Partículas, calidad de aire y Salud. 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| Materias: | Ingeniería > Dinámica de aerosoles |
| Divisiones: | Energía nuclear > Ingeniería nuclear > Seguridad nuclear |
| Código ID: | 1276 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 13 Sep 2024 11:44 |
| Última Modificación: | 13 Sep 2024 11:44 |
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