Después de estudiar la efectividad de varias capas de máscaras para evitar que las gotas respiratorias escapen de las máscaras faciales, un equipo de investigadores internacionales ahora ha centrado su atención en modelar lo que sucede con las gotas cuando entran en contacto con las máscaras húmedas. Sus resultados muestran que las máscaras húmedas siguen siendo efectivas para evitar que estas gotitas escapen de la máscara y se atomicen en partículas en aerosol más pequeñas y fáciles de esparcir.

Este estudio solo investigó los efectos de las máscaras húmedas sobre la penetración de las gotas; los investigadores señalan que las personas deben seguir las pautas de salud pública para cambiarse la mascarilla si está mojada, ya que las mascarillas húmedas son más difíciles de respirar, menos eficientes para filtrar el aire inhalado y pueden ventilar más alrededor del borde de la mascarilla que las mascarillas secas.

"Si bien se han explorado las eficacias de varias máscaras faciales secas, falta una investigación exhaustiva de las máscaras húmedas. Sin embargo, los usuarios usan máscaras durante largos períodos de tiempo y durante este tiempo la matriz de la máscara se humedece debido a las gotitas respiratorias liberadas al respirar, toser, estornudar, etc.", escribió el equipo de ingenieros de la Universidad de California en San Diego, el Instituto Indio de Ciencias y la Universidad de Toronto. Los investigadores presentaron sus hallazgos el 21 de noviembre en la 74ª Reunión Anual de la División de Dinámica de Fluidos de la APS de la Sociedad Estadounidense de Física. El mismo artículo se publicará en Physical Review Fluids el 7 de diciembre.

Descubrieron que, quizás de manera contraria a la intuición, las máscaras húmedas en realidad dificultan que estas gotitas respiratorias penetren y escapen de la máscara, astillándose en partículas más pequeñas en forma de aerosol; La investigación ha demostrado que es más probable que estas partículas más pequeñas propaguen el virus SARS-CoV-2 al permanecer en el aire más tiempo que las gotas más grandes que caen al suelo. Al modelar la física detrás de por qué sucede esto, descubrieron que están presentes dos mecanismos muy diferentes para las máscaras hidrófobas, como las máscaras quirúrgicas comunes, en comparación con las máscaras hidrófilas, como las variedades de tela.

Para estudiar exactamente cómo la humedad afecta la penetración de las gotas, los investigadores generaron gotas respiratorias simuladas usando una bomba de jeringa, que empujaba lentamente el líquido a través de una aguja y sobre uno de los tres tipos de materiales de máscara:una máscara quirúrgica y dos máscaras de tela de diferentes espesores. Los investigadores registraron lo que sucedió cuando las gotas golpearon la máscara con una cámara de alta velocidad que capturó el impacto a 4000 cuadros por segundo y continuaron estudiándolo a medida que la máscara se humedecía.

Descubrieron que las gotas de la tos o el estornudo deben viajar a una velocidad más alta para ser empujadas a través de una máscara cuando está mojada, en comparación con cuando está seca. En las mascarillas hidrofóbicas con baja capacidad de absorción, como las mascarillas quirúrgicas, las gotitas respiratorias forman pequeñas gotas en la superficie de la mascarilla, proporcionando resistencia adicional para las gotitas impactadas contra una posible penetración.

Las mascarillas de tela hidrófila no exhiben este rebordeado; en cambio, la tela absorbe el líquido y el área humedecida se extiende a medida que la máscara absorbe más volumen. La matriz porosa de estas máscaras de tela se llena de líquido y, por lo tanto, se requiere que las gotitas desplacen un volumen mayor de líquido para penetrar la máscara. Debido a esta resistencia adicional, la penetración es más débil.

"En resumen, demostramos que las máscaras húmedas son capaces de restringir las gotitas respiratorias balísticas mejor que las máscaras secas", dijo Sombuddha Bagchi, primer autor del artículo y doctor en ingeniería mecánica. estudiante de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.

"Sin embargo, también debemos prestar atención a las fugas laterales y la transpirabilidad de las máscaras húmedas, que no se investigaron en nuestro estudio", agregó Abhishek Saha, coautor y profesor de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en UC San Diego.

El equipo de ingenieros, que también incluye a los profesores Swetaprovo Chaudhuri de la Universidad de Toronto y Saptarshi Basu del Instituto Indio de Ciencias, estaban bien versados ​​en este tipo de experimentos y análisis, aunque estaban acostumbrados a estudiar la aerodinámica y la física de las gotas. para aplicaciones que incluyen sistemas de propulsión, combustión o pulverización térmica. Centraron su atención en la física de las gotitas respiratorias el año pasado cuando comenzó la pandemia de COVID-19 y, desde entonces, han estado estudiando el transporte de estas gotitas respiratorias y su papel en la transmisión de enfermedades de tipo COVID-19.

En marzo de 2021, este mismo equipo publicó un artículo en Science Advances detallando la efectividad de las máscaras secas de una, dos y tres capas para evitar que las gotas respiratorias penetren en la máscara. Usando una metodología similar a este experimento de máscara húmeda, demostraron que las máscaras quirúrgicas de tres capas son más efectivas para evitar que las gotas grandes de la tos o el estornudo se atomicen en gotas más pequeñas. Estas gotas grandes para la tos pueden penetrar a través de las máscaras de una o dos capas y atomizarse en gotas mucho más pequeñas, lo cual es particularmente crucial ya que estas gotas de aerosol más pequeñas pueden permanecer en el aire durante períodos de tiempo más largos.