Allen JG, Ibrahim AM
JAMA, April 16, 2021; doi:10.1001/jama.2021.5053
Los edificios guardan relación con la propagación de enfermedades infecciosas, como brotes de sarampión, influenza y Legionella. Con SARS-CoV-2, la mayoría de los brotes que involucran a 3 o más personas se corresponden con el tiempo pasado en interiores, y la evidencia confirma que la transmisión aérea dentro de la habitación, pero más allá 6 pies de SARS-CoV-2 se está dando [1]. Controlar las concentraciones de aerosoles respiratorios en interiores para reducir la transmisión aérea de agentes infecciosos es crítica y puede ser lograda sea interviniendo sobre la “fuente” (enmascaramiento, distanciamiento físico) como así también controles de ingeniería (ventilación y filtración) [2]. Con respecto a estos, existe un importante defecto en cómo operan la mayoría de los edificios respecto de las normas actuales de ventilación y la filtración para espacios interiores, (a excepción de hospitales), los cuales están configurados para lo mínimo y no diseñados para el control de infecciones. Varias organizaciones y grupos han pedido aumentar la ventilación del aire exterior, pero, hasta la fecha, ha habido una guía limitada sobre los objetivos específicos de ventilación y filtración. Este artículo describe la base racional para limitar la transmisión aérea de SARS-CoV-2, no en el espacio abierto, mediante el aumento de la ventilación del aire exterior y la mejora de la filtración, a la vez que se proporcionan algunos blancos probables.
Para reducir la transmisión aérea de SARS-CoV-2 en espacios cerrados de reducido volumen (por ejemplo, aulas, tiendas minoristas, hogares con visitas de invitados), las sugerencias incluyen apuntar a 4 a 6 cambios de aire por hora, a través de cualquiera de las siguientes combinaciones: ventilación de aire exterior; aire recirculado que pase a través de un filtro con al menos un valor mínimo de clasificación de eficiencia 13 (MERV 13); o paso del aire a través de filtros de aire portátiles con filtros HEPA (aire particulado de alta eficiencia). A pesar de desconocerse la dosis-respuesta para el SARS-CoV-2, y del debate científico respecto del modo de transmisión dominante, la evidencia apoya estas sugerencias. Primero, el SARS-CoV-2 es transmitido principalmente por los aerosoles respiratorios exhalados de individuos infectados. Las gotas más grandes (> 100 μm) pueden depositarse (dejar de esta en el aire) debido a las fuerzas gravitacionales dentro de los 6 pies, pero las personas emiten 100 veces aerosoles más pequeños (<5 μm) al hablar, respirar y toser. Los aerosoles más pequeños pueden permanecer en el aire durante 30 minutos a horas y viajar mucho más allá de 6 pies [1]. Segundo, los brotes bien descritos de SARS-CoV-2 en múltiples tipos de espacios (por ejemplo, restaurantes, gimnasios, ensayos de coro, escuelas, autobuses) comparten las características comunes del tiempo en interiores y bajos niveles de ventilación, incluso cuando las personas permanecen físicamente distanciadas [3].
En tercer lugar, estas sugerencias se basan en los conceptos básicos de la ciencia de exposición y reducción del riesgo por dosis por inhalación. La mayor ventilación y las tasas de filtración eliminan más rápidamente las partículas del aire interior, reduciendo así la intensidad de la exposición y la duración que los aerosoles respiratorios permanecen en el aire dentro de una habitación. Cuarto, este enfoque es consistente con lo que se usa en los hospitales para minimizar el riesgo de transmisión (hay una tabla suplementaria). Quinto, las revisiones sobre la relación entre la ventilación y enfermedades infecciosas hallaron que el peso de la evidencia apunta a que la ventilación juega un papel clave en transmisión de enfermedades infecciosas, citando estudios observacionales epidemiológicos donde la baja ventilación se asocia con la transmisión de sarampión, tuberculosis, rinovirus, influenza y SARS-CoV-1 [4-6]. Las 3 revisiones señalan el número limitado de trabajos de investigación sobre este tema y limitaciones de los datos de observación. En sexto lugar, más recientemente, el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas citó la importancia de una ventilación adecuada en las medidas de control de COVID-19 [2], y los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades y la Sociedad estadounidense de Calefacción, Refrigeración e ingenieros de aire acondicionado (ASHRAE) apoyan una mayor tasa de ventilación y mejor filtración como componentes estratégicos para la reducción integral del riesgo.
Normas y medidas actuales de ventilación del aire interior
Se establecen los estándares de ventilación actuales para la mayoría de los espacios interiores por ASHRAE [7]. Estos estándares han sido diseñados con el objetivo de diluir los bioefluentes (como los olores de las personas) y lograr niveles básicos de calidad del aire interior, más bien que el control de la infección [8]. Si bien existen múltiples convenciones para describir la tasa de ventilación (p. ej., caudal volumétrico total, caudalímetro volumétrico/persona y área, tasa de ventilación de aire del exterior), la tasa de intercambio de aire se utiliza con frecuencia en entornos de atención médica y están comúnmente expresados en unidades de cambios de aire por hora (ACH). Los estándares mínimos existentes para ACH varían según el tipo de edificio (ver table suplementaria). Por ejemplo, según ASHRAE, la organización predominante para el establecimiento de normas para las tasas de ventilación, la ACH total mínima requerida que ocurre en la mayoría hogares es 0.35 ACH de aire exterior, y en las escuelas deben diseñarse aproximadamente 10 veces por encima, aunque la mayoría las escuelas no cumplen con esto en la práctica [9]. La sugerencia de incrementar de 4 a 6 ACH es más consistente con las tasas establecidas en los hospitales, donde los requisitos de ACH más altos subrayan el papel potencial de las tasas de cambio de aire como estrategia de control de infecciones.
Normas y medidas actuales de filtración de aire
Además de la ventilación del aire exterior, los aerosoles respiratorios también se pueden eliminar mediante filtración de aire. Por lo tanto, el aire filtrado se puede considerar en términos de cambios de aire equivalentes por hora (ACHe) y agregado al ACH del aire exterior.
La tasa de suministro de aire limpio (CADR) es un término utilizado para describir la cantidad de aire limpio entregado a un espacio según lo determinado por la efectividad de la filtración y la cantidad de aire que se mueve a través de ese filtro. Los purificadores de aire portátiles suelen utilizar CADR para describir su eficacia.
Por ejemplo, si un filtro de aire portátil tiene una alta eficiencia como filtro de partículas de aire (HEPA), capturará el 99.97% de los aerosoles de 0.3 μm. La eficacia del filtro se informa comúnmente en función del tamaño del aerosol con el que el filtro se comporta peor (0.3 μm), aunque un filtro HEPA capturará un porcentaje aún superior de aerosoles mayores (y menores) de 0.3 μm.
La métrica CADR es valiosa porque se puede utilizar para estimar el ACH de aire libre de virus que se entrega a la habitación. El ACH estimado se calcula como [CADR en pies3/min x 60 min] dividido por el volumen de la habitación en pies3]. Un dispositivo con un CADR de 300 en un espacio de 500 pies cuadrados con techos de 8 pies entregará por lo tanto 4.5 ACH.
Este mismo concepto de filtración se puede aplicar al aire que recircula a través de un sistema de ventilación mecánica central o dentro el sistema de ventilación dentro de la habitación. Sin embargo, la mayoría de los sistemas mecánicos centrales no fueron diseñados para filtros HEPA. En cambio, estos sistemas utilizan filtros en una escala de calificación diferente, informes sobre valores de eficiencia mínima, o MERV, y normalmente utilizan un filtro de bajo grado (p. ej., MERV 8) que captura solo aproximadamente el 15% de las partículas de 0.3 a 1 μm, 50% de partículas de 1 a 3 μm y 74% de partículas de 3 a 10 μm [4].
Para el control de infecciones, los edificios deben actualizarse a filtros MERV 13 cuando sea posible, lo cual podría capturar aproximadamente el 66%, 92% y 98%, de las partículas de este tamaño, respectivamente. Estos valores MERV pueden ser aplicados a la estimación de la tasa global de suministro de aire limpio para la habitación como con los filtros HEPA, pero, en lugar de utilizar cerca del 100% de eficiencia de captura para HEPA, el cálculo debe ajustarse para la menor eficiencia de captura de cualquier filtro MERV que se utilice. Actualizar los filtros en los sistemas mecánicos es particularmente importante en los edificios que utilizan sistemas donde recircula aire dentro de la misma habitación o en la misma zona de ventilación local.
Consideraciones prácticas de diseño al aumentar el intercambio y filtración de aire
Implementar cambios en la ventilación y filtración de aire en cualquier edificio tendrá varias consideraciones relevantes y prácticas en cuanto a diseño. Primero, el aumento de las tasas de cambio de aire implica compensaciones que incluyen los costos adicionales de mover más aire, así como calentar o enfriar este mayor volumen de aire. Estos costos adicionales podrían verse menguados utilizando sistemas energéticamente eficientes y sistemas “inteligentes” que suministran aire cuando el espacio está ocupado. Además, cuando sea apropiado, la ventilación natural (por ejemplo, ventanas abiertas) también podría minimizar los costos de lograr una mayor ventilación. En segundo lugar, mejorar la ventilación y la filtración del aire interior solo cuenta para transmisión de aerosoles bien alejados (es decir, más allá de 6 pies) y no influyen significativamente en la transmisión por contacto cercano. La utilización de máscaras sigue siendo importante en interiores para el control de la fuente y para el contacto cercano entre individuos incluso cuando se alcanzan altas tasas de intercambio de aire.
Cuarto, las tasas de intercambio de aire son útiles en condiciones de densidad de ocupación típicas o bajas, como debería suceder durante una pandemia. En lugares con grandes límites de ocupación, o si hay más personas agregadas a un espacio más pequeño del que está diseñado, las necesidades de ventilación van necesariamente en aumento. Quinto, en lugares donde las máscaras no se usan todo el tiempo, como restaurantes, se necesitan estrategias adicionales, incluido el objetivo de un aumento del cambio de aire por hora, que los trabajadores usen máscaras de alta eficiencia, los clientes usan máscaras en todo momento excepto mientras comen o beben activamente, y todos los que están dentro deben guardar una distancia física por lo menos 6 pies. En sexto lugar, si bien estas consideraciones de diseño son importantes para reducir la transmisión aérea en el contexto actual del COVID-19, la mejora de la ventilación y la filtración del aire es una estrategia que se debe considerar para su uso continuo en edificios en el futuro debido a asociaciones con menor ausentismo laboral y escolar, mejor rendimiento en pruebas de función cognitiva y menos sintomatología ligada a los edificios enfermos, como dolor de cabeza y fatiga [10].
Conclusiones
Aumentar los cambios de aire por hora y la filtración de aire es un concepto simplificado pero importante que podría implementarse para ayudar a reducir el riesgo de transmisión aérea aun estando espaciadamente dentro de la habitación tanto para SARS-CoV-2 como otras enfermedades infecciosas respiratorias. Controles de edificios saludables como una superior ventilación y mejora de la filtración son fundamentales, pero a menudo se pasan por alto. Parte de las estrategias de reducción de riesgos que podrían tener beneficios más allá la pandemia actual.
REFERENCIAS
- National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Airborne Transmission of SARS-CoV-2: Proceedings of aWorkshop—in Brief. National Academy of Sciences; October 2020.
- Lerner AM, Folkers GK, Fauci AS. Preventing the spread of SARS-CoV-2 with masks and other
“low-tech” interventions. JAMA. 2020;324(19): 1935-1936. doi:10.1001/jama.2020.21946
- The Lancet COVID-19 Commission Task Force on SafeWork, Safe School, and Safe Travel. Six priority areas. The Lancet COVID-19 Commission; 2021.
- Li Y, Leung GM, Tang JW, et al. Role of ventilation in airborne transmission of infectious agents in the built environment: a multidisciplinary systematic review. Indoor Air. 2007;17(1):2-18. doi:10.1111/j.1600-0668.2006.00445.x
- Sundell J, Levin H, NazaroffWW, et al. Ventilation rates and health: multidisciplinary review of the scientific literature. Indoor Air. 2011;21(3):191-204. doi:10.1111/j.1600-0668.2010.00703.x
- Luongo JC, Fennelly KP, Keen JA, et al. Role of mechanical ventilation in the airborne transmission of infectious agents in buildings. Indoor Air. 2016;26(5):666-678. doi:10.1111/ina.12267
- American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. ANSI/ASHRAE
standards and guidelines to address COVID-19. Accessed April 9, 2021. https://www.ashrae.org/
technical-resources/ashrae-standards-and guidelines
- Persily A. Challenges in developing ventilation and indoor air quality standards: the story of
ASHRAE Standard 62. Build Environ. 2015;91:61-69. doi:10.1016/j.buildenv.2015.02.026
- FiskWJ. The ventilation problem in schools: literature review. Indoor Air. 2017;27(6):1039-1051. doi:10.1111/ina.12403
- Allen J, Macomber J. Healthy Buildings: How Indoor Spaces Drive Performance and Productivity. Harvard University Press; 2020.