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PJ – CM – 5 Pruebas de efectividad de distintas mascarillas para el filtrado de partículas


Categoría: Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)
Área de participación: Ciencias de los Materiales

Miembros del equipo:
Santiago Jurado Flores
Julieta Eleonor Terrazas Hernández

Asesor: Ricardo Munguía Díaz

Escuela: Instituto Acatitlan

Resumen

Debido a la situación epidemiológica ocasionada por el brote del virus SARS-Co V-2, el uso de mascarillas como medida de protección personal se ha recomendado para toda la población para reducir la transmisión del virus, medida respaldada por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como la Secretaría de Salud (SSa). Sin embargo, a pesar de la información existente, entre la población general hay dudas sobre qué tipo de mascarillas utilizar y la efectividad que estas tienen para evitar la transmisión del SARS-CoV-2. La finalidad de este trabajo es probar la efectividad de los tipos más comunes de mascarillas que existen en el mercado y determinar qué mascarillas son las que ofrecen mayor grado de protección. Los resultados muestran que las distintas mascarillas ofrecen diferentes grados de protección que varía dependiendo del tipo de materiales de la que están compuestas. Concluimos que el uso de mascarillas disminuye la propagación del material expulsado al exhalar y que esto depende del material y la forma de uso. Consideramos que esta información podría ayudar a la población a generar una mayor conciencia sobre el uso correcto de las mascarillas y sobre la efectividad que tienen los distintos tipos que hay en el mercado.

Pregunta de Investigación

¿Cuáles mascarillas ofrecen una mayor protección para el filtrado de partículas

Planteamiento del Problema

En México, la Secretaría de Salud (SSa) en su página de medidas de prevención (https://coronavirus.gob.mx/prevencion/) recomienda el uso de cubrebocas de tela, a personas asintomáticas que se encuentran en circunstancias en las que no es posible garantizar una sana distancia (como en el transporte público), y desechables a personal médico, personas con síntomas o aquellas que cuidan de personas infectadas 

Antecedentes

Derivado de la pandemia del SARS-CoV-2, se ha extendido el uso de las mascarillas (también llamados cubrebocas) como medida fundamental de protección personal. Las mascarillas que utilizamos se componen de una cara interna y una cara externa y con una capa intermedia. Esta composición de tres capas es la que nosotros llamamos mascarilla tricapa. La Organización Mundial de la Salud recomienda que las mascarillas que utilicemos deben de tener un ajuste cómodo con un ajuste mínimo utilizando bandas elásticas o cinta y que esta debe permanecer pegada al rostro sin moverse al momento de hablar para que el aire se filtre por la tela, además de que desaconseja el uso de mascarillas que tengan respiradores. Sobre las capas que deben de tener las mascarillas recomienda que la capa interna sea de un material absorbente como algodón, y la capa externa sea de un material no absorbente como el poliéster, además de que la capa intermedia sea de un material no absorbente y que no esté tejido, como el polipropileno. https://www.who.int/es/news-room/q-a-detail/coronavirus-disease-covid-19-masks

La Organización Mundial de la Salud (OMS) en el documento llamado  “Recomendaciones sobre el uso de mascarillas en el contexto de la COVID-19”, publicado en junio del 2020  señala que el uso de mascarillas “sirven para proteger a las personas sanas (cuando estas las emplean al entrar en contacto con una persona infectada) o para el control de fuentes (si una persona infectada la utiliza para no contagiar a otros)”. Sin embargo, por la existencia de personas asintomáticas, es decir personas portadoras del virus pero que no manifiestan ningún síntoma de la enfermedad, es recomendable que todos utilicemos mascarillas, ya que existe la posibilidad de contraer o propagar la enfermedad a pesar de no manifestar ninguno de los síntomas.

Objetivo

Este trabajo tiene como objetivo el comprobar mediante un método científico la capacidad que tienen los cubrebocas para retener las partículas que se expulsan al momento de hablar o de toser, que corresponden a la principal forma de transmisión y contagio del SAR-CoV-2 con la finalidad de poder informar a la población sobre la efectividad en su uso, con información comprobable que pueda ayudar a la gente a comprender la importancia del uso correcto de las mascarillas

Justificación

Aunque existe evidencia de una campaña sobre el uso correcto de las mascarillas (https://www.gob.mx/salud/documentos/uso-del-cubreboca?state=published)  y una lista de mascarillas recomendadas, hay entre la población dudas sobre qué mascarillas son las que se debería de usar e incluso sobre su uso, debido a la desinformación imperante en redes sociales, tanto así que la OMS ha dictado lineamientos sobre como combatir dicha desinformación (https://www.who.int/es/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/advice-for-public/myth-busters) para combatir dicha desinformación. 

Hipótesis

Las mascarillas que recomienda la Organización Mundial de la Salud, es decir que tienen tres capas con distintos materiales, como las denominadas como tricapa médica y KN95, por ejemplo, tendrán mayor resistencia que al paso de los líquidos y los gases que aquellas que no cumplen con estas especificaciones.

Método (materiales y procedimiento)

Utilizando un método similar al publicado por Fischer et al (2020), nuestro trabajo se divide en 3 etapas.

1.- Recopilación y clasificación de cubrebocas: Recopilamos distintos cubrebocas de los que comúnmente se encuentran en el mercado, realizamos una descripción física del cubrebocas, si cumple con algún estándar o certificación y de su composición, para determinar si el material con el que están elaborados es sintético o natural.

2.- Prueba de resistencia a los líquidos. Con la finalidad de determinar la capacidad de las mascarillas de absorber y retener líquidos, como las gotículas que se expidan al momento de hablar o toser,  se colocaran las mascarillas en posición vertical, con la cara interna volteando hacia arriba y se les agrega 10 mL de agua, con ayuda de un cronometró se tomará el tiempo en el que el líquido logra atravesar las capas del cubrebocas y empieza a gotear de la cara externa. 

3.- Prueba de resistencia a los gases. Con la finalidad de probar la capacidad de las mascarillas al paso de distintos gases, se armara un dispositivo que simula la respiración utilizando tubería de PVC sanitaria de ½ pulgada conectada mediante codos de 90° y conectores “T” a un escape en donde se colocara una vara de incienso y dos salidas que simulen la boca y la nariz. A las salidas se les colocará un cubrebocas y se colocaran sobre un fondo negro y mediante globos inflados utilizando una bomba se simulara el proceso de exhalación. Se tomará evidencia fotográfica y se realizará una comparación cualitativa para determinar qué cubreboca permite el paso de la mayor cantidad de humo.

 

Galería Método

Resultados

Nuestros resultados nos muestran que el uso de mascarillas, ya sean certificadas o no reducen la dispersión de las partículas, en particular en su forma gaseosa Los resultados se recopilaron en tablas que se encuentran en la sección de galería. La tabla 1 corresponde a los resultados de la prueba de recopilación y clasificación de cubrebocas, la tabla 2 presenta los resultados de la prueba de resistencia a los líquidos y la tabla 3 presenta los resultados de las pruebas de resistencia a los gases. Cabe señalar que en el caso de la prueba 3 las observaciones que se realizaron fueron de tipo cualitativo.

Galería Resultados

Discusión

Cada una de las pruebas nos dice factores interesantes sobre la variedad y capacidad de protección de cada tipo de cubrebocas. Con respecto a la primera prueba pudimos notar que la mayoría está compuesto de polipropileno, un material sintético y tienen múltiples capas de distinto grosor siendo el que menos capas tiene dos y el que tiene más capas tiene 5. Cabe resaltar la diferencia entre el KN95 certificado y el no certificado por que se puede observar que aunque tienen el mismo número de capas, la capa intermedia entre ambos presentan una diferencia en el tipo de material, siendo el material del no certificado una sustancia sintética más esponjosa que puede absorber más agua pero que se humedece con facilidad. 

La segunda prueba nos ayudó a determinar la capacidad de las mascarillas de retener las gotículas de saliva, las principales partículas transmisoras de la COVID-19. El tiempo que cada cubrebocas retiene el agua nos indica su resistencia, y mientras mayor es el tiempo mayor es su resistencia. En esta prueba tanto el tricapa médico como el KN95 certificado brindan la mayor protección, con un tiempo superior a los 5 minutos, y el de 2 capas denominado como causal fue el que menos duró. De nuevo, existe una diferencia importante entre los dos tipos de KN95 ya que el no certificado tuvo un tiempo de retención menor al certificado, que nosotros creemos que es por la diferencia del material de la capa intermedia.  

La tercera prueba nos ayudó a determinar la capacidad de las mascarillas a detener el paso del aire expulsado al momento de hablar, esto es importante por que nos indica la capacidad de protección de las distintas mascarillas a la expulsión de gotículas. Comparándolos con el control, en donde el humo salía en mayo cantidad y presión, todas las mascarillas disminuyen o detienen por completo el paso del aire por lo que todas son efectivas para evitar la transmisión de gases. Sin embargo hay que notar que la mascarilla tricapa médica si se logra percibir una pequeña cantidad de humo que salía por la boca pero a una menor presión y que algunas, como la KN95 no certificada permiten la salida de los gases por las partes laterales, por lo que el ajuste de las mascarillas al rostro es importante para evitar la expulsión y propagación de los gases.

Conclusiones

Lo que este trabajo nos permite corroborar es que cualquier tipo de mascarilla, independientemente si esta cumplía con las especificaciones de la Organización Mundial de la Salud, ayuda a retener los gases y las partículas emitidas cuando hablamos, pero existen diferencias en las materiales y la resistencia que tienen estos en las goticulas, ya que estas pueden variar. Cualquier cubrebocas que usemos ofrece una buena protección, y concluimos que su uso es un factor determinante para la protección individual y de las comunidades.

Bibliografía

Organización Mundial de la Salud (1 de diciembre de 2020) Preguntas y respuestas sobre la COVID-19 y las mascarillas. Recuperado el 20 de septiembre de 2021. https://www.who.int/es/news-room/q-a-detail/coronavirus-disease-covid-19-masks

Organización Mundial de la Salud. (5 de junio de 2020). Recomendaciones sobre el uso de mascarillas en el contexto de la COVID-19. Orientaciones provisionales. Recuperado el 17 de septiembre de 2021. 

https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/332657/WHO-2019-nCov-IPC_Masks-2020.4-spa.pdf

Secretaria de Salud. Prevención. Recuperado el 17 de septiembre de 2021. https://coronavirus.gob.mx/prevencion/

Secretaria de Salud. (24 de marzo del 2020). Uso del cubreboca COVID-19. Recuperado el 17 de septiembre de 2021. https://www.gob.mx/salud/documentos/uso-del-cubreboca?state=published

Organización Mundial de la Salud. (23 de noviembre de 2020. Consejos para la población acerca de los rumores sobre el nuevo coronavirus (2019-nCoV). Recuperado el 17 de septiembre de 2021. https://www.who.int/es/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/advice-for-public/myth-busters

E. P Fischer, M. C. Fischer, D. Grass, I. Henrion. W. S. Warren, E. Westman. . Low-cost measurements of face mask efficacy for filtering expelled droplets during speech. Sci. Adv. (6), eabcd3083. 2020.



PJ – CM – 5 Pruebas de efectividad de distintas mascarillas para el filtrado de partículas


PJ – CM – 5 Pruebas de efectividad de distintas mascarillas para el filtrado de partículas

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography