Muchas personas usan máscaras en público para frenar la propagación del COVID-19, según lo recomendado por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC). Sin embargo, las máscaras con válvulas de exhalación no ralentizan la propagación de la enfermedad, y ahora, nuevos videos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) muestran por qué.

Los videos, que muestran patrones de flujo de aire a través de máscaras con y sin válvulas de exhalación, fueron creados por el ingeniero de investigación del NIST Matthew Staymates. Los videos fueron publicados, junto con un artículo de investigación adjunto, en el diario Física de fluidos .

"Cuando comparas los videos uno al lado del otro, la diferencia es llamativa, "Staymates dijo." Estos videos muestran cómo las válvulas permiten que el aire salga de la máscara sin filtrarlo, que anula el propósito de la máscara ".

Válvulas de exhalación, que hacen que las máscaras sean más fáciles de respirar y más cómodas, son apropiadas cuando la máscara está destinada a proteger al usuario. Por ejemplo, Las máscaras con válvula pueden proteger a los trabajadores del polvo en un sitio de construcción oa los trabajadores del hospital de los pacientes infectados.

Las máscaras que recomiendan los CDC para frenar la propagación de COVID, sin embargo, están destinados principalmente a proteger a otras personas además del usuario. Reducen la propagación de la enfermedad al capturar las gotitas exhaladas que podrían contener el virus. Incluso las personas sin síntomas deben usar mascarillas, Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, porque es posible estar infectado pero no presentar síntomas.

"No uso una máscara para protegerme. La uso para proteger a mi vecino, porque podría estar asintomático y propagar el virus sin siquiera saberlo, "Staymates dijo." Pero si llevo una máscara con una válvula, No estoy ayudando ".

Staymates es un experto en técnicas de visualización de flujo que le permiten capturar el movimiento del aire en la cámara. Su investigación habitual involucra nuevas tecnologías para detectar explosivos y narcóticos en aeropuertos e instalaciones de envío olfateando rastros de esos materiales en el aire. Recientemente, dirigió su experiencia hacia las máscaras para ayudar a desarrollar nuevas formas de medir y mejorar su desempeño.

Staymates creó dos videos utilizando diferentes técnicas de visualización de flujo. El primer video se creó utilizando lo que se conoce como un sistema de imágenes Schlieren, lo que hace que las diferencias en la densidad del aire se muestren en la cámara como patrones de sombra y luz.

Con un sistema de imágenes Schlieren, el aliento exhalado se vuelve visible porque hace más calor, y por lo tanto menos denso, que el aire circundante. Este video solo muestra el movimiento del aire en sí, no el movimiento de las gotitas exhaladas en el aire. A la izquierda, Staymates lleva una mascarilla respiratoria N95 con válvula, lo que permite que el aire exhalado fluya hacia el medio ambiente sin filtrar. A la derecha, no hay válvula, y el aire pasa por la máscara, que filtra la mayoría de las gotas.

Staymates creó el segundo video usando una técnica de dispersión de luz.

Para el segundo video, Staymates construyó un aparato que emite aire a la misma velocidad y tempo que un adulto en reposo, luego conectó ese dispositivo a un maniquí. Como sustituto de las gotas exhaladas, el aire transporta gotas de agua en una variedad de tamaños típicos de las gotas que las personas emiten en su respiración al exhalar, hablar y toser. Una luz LED de alta intensidad detrás del maniquí ilumina las gotas en el aire, haciendo que dispersen la luz y se vean brillantes en la cámara.

A diferencia del video de Schlieren, este video muestra el movimiento de las gotas en el aire. A la izquierda, las gotas escapan sin filtrar a través de la válvula de una máscara N95. En el centro, no hay válvula y no se ve la respiración porque la máscara ha filtrado las gotas. A la derecha, no se usa máscara.

El uso de un maniquí y un aparato respiratorio mecánico permitió a Staymates observar los patrones de flujo de aire mientras mantenía estable la frecuencia respiratoria. presión de aire y otras variables.

Además, Los videos producidos por la dispersión de la luz pueden ser analizados por una computadora de una manera que las imágenes de Schlieren no pueden. Staymates escribió un código de computadora que calculó la cantidad de píxeles brillantes en el video y lo usó para estimar cuántas gotas había en el aire. Esta no es una medida verdadera del número de gotas porque el video bidimensional no puede capturar lo que está sucediendo en el volumen de aire tridimensional completo. Sin embargo, los números resultantes proporcionan tendencias que pueden analizarse para comprender mejor la dinámica del flujo de aire de los diferentes tipos de máscaras.

Este proyecto de investigación analizó solo un tipo de máscara con válvula; Los diferentes tipos de máscaras con válvulas funcionarán de manera diferente. También, Las máscaras que no se ajustan bien permitirán que se escape algo de aire alrededor de la máscara en lugar de filtrarse a través de ella. Esto también puede comprometer el rendimiento de la mascarilla.

Pero el efecto principal de las válvulas es visible en estos videos. Staymates espera que los videos ayuden a las personas a comprender, de un vistazo, por qué las máscaras destinadas a frenar la propagación del COVID-19 no deberían tener válvulas.