En este video vamos a platicar sobre el armado de un par de filtros de aire con capacidad aproximada… suficiente como para hacer 6 recambios de aire en un aula de 10 x 10 m2.
En videos previos he insistido mucho en que se pueden usar filtros HEPA en lugares donde no se puede tener ventilación suficiente por alguna razón. ¿Cómo sabemos que no tenemos la ventilación suficiente? Cuando nuestros medidores de CO2 registran lecturas por encima de 700 ppm. Si tienes dudas de por qué usar medidores de CO2 te invito a ver este video previo.
Comprar filtros HEPA comerciales para un espacio como el que comento es costoso. Por ejemplo un equipo de 3600 pesos dice que es para 500 pies cuadrados, o sea 46 m2, esta capacidad por ejemplo serviría para una habitación de 6 x 7 m^2.
Pero para espacios más grandes se tendría que comprar proporcionalmente más equipos de filtración.
Estos equipos son ideales, el detalle es que los filtros tipo HEPA implica mucha resistencia al flujo del aire… pienso que esa es la razón por la que cuando buscamos equipos comerciales de este tipo, no son para espacios tan grandes.
La alternativa que se propone en los sistemas de filtración que mostraré en este video es usar filtros MERV13 o equivalentes. Si bien los filtros HEPA pueden filtrar más del 99% en el rango del tamaño de partículas donde nos interesa y los MERV13, filtran menos del 75%, al no ser tan gruesos como los HEPA nos facilitan tener ventiladores con mucha mayor capacidad en volumen a un costo mucho más accesible.
Además, no hay que dejar de lado el hecho de que no se trata de tener 1 sola medida de protección perfecta, sino la suma de varias medidas de protección que de manera conjunta protejan a las personas… El uso de un BUEN cubrebocas sigue siendo indispensable en ambos casos, tanto si compras filtros comerciales tipo HEPA como si usas MERV13. Y tal como me lo hizo ver el Ingeniero Alejandro Cano, afortunadamente estos filtros tienen varias oportunidades de atrapar las partículas a diferencia de nuestros cubrebocas por lo cual consideramos aceptable esta opción económicamente más accesible.
Todos los filtros, HEPA y MERV o equivalentes deben ser sustituidos una vez que el material se ha saturado. El tiempo para que esto ocurra es variable según la zona en que se use. En lugares del país con problemas de contaminación, la vida útil de los filtros seguramente será menor. Aclaro esto ahora para que sepas que el cambio regular de los filtros es importante y se debe realizar en periodos que pueden variar de 3 a 6 meses.
Cabe destacar que las guías para apertura de escuelas que encontramos enlazada desde el sitio del CDC, recomiendan el uso de ambos tipos de filtros: HEPA y MERV13.
Y que en abril se publicó a partir de datos recabados en escuelas canadienses, que las escuelas donde se usaron purificadores de aire tuvieron 3 o 4 veces menos contagios que las escuelas en las que esto no se utilizó.
También existen estudios donde se ha medido físicamente la reducción de aerosoles en espacios cerrados con el uso de este tipo de sistemas de filtración. Te comparto este tema porque hay evidencia de que ayuda.
La geometría de filtro casero que voy a mostrar se llama Cubo Comparetto o Corsi-Rosenthal.
LIteral se trata de formar un cubo donde 4 de las paredes son filtros MERV13, se le pone una base de cartón y la última cara del cubo es un ventilador potente que obligue a suficiente aire a pasar por las 4 caras con filtro.
Estos diagramas muestran las dos configuraciones lógicas: con el ventilador en la cara superior del cubo o con el ventilador en una cara lateral.
Los filtros HEPA comerciales que he visto, coinciden con la configuración en la cual el aire limpio es expulsado por la parte superior y los filtros que hicimos para grabar este video siguieron dicha configuración.
¿Cómo construir tu propio sistema casero de filtración?
Primer paso: Conseguir todo el material que vas a utilizar.
Este es el material que yo compré y sus costos
Ventilador Holmes 20”: https://amzn.to/3BprtkX 650 MXN
Taurus Rush 20” (silencioso): https://amzn.to/3DrErjN 719 MXN ? este fue el de mejor desempeño
Anemómetro: https://amzn.to/38JiDSO 400 MXN
Filtros MERV 20x20x1” (el paquete trae 6 filtros): https://amzn.to/3yp8B3E 1290 MXN
Se podrían comprar más gruesos, estos son de 2”: https://amzn.to/3kwFnL1
o Filtrete (paquete SÓLO trae 3 filtros): https://amzn.to/3kOQnnt
Otras personas han construido el equipo con este Hurricane 20”: https://amzn.to/3gGqR2o con buenos resultados.
Yo quería construir dos ventiladores de modelos un poco distintos, así que compré dos ventiladores diferentes, pero ambos de 20”, ese es el tamaño del diámetro de las aspas. Compré el Holmes y el Taurus.
Para ese tamaño de ventilador yo compré filtros MERV13 de 20x20x1 pulgada… esas son tal cual las medidas de los filtros, 20 pulgadas de cada lado y una de grosor… pero si lo deseas puedes comprar de 20x20x2 pulgadas para que sea un poco más robusto el sistema y aguante mejor el peso del ventilador.
También puedes comprar filtros de otras medidas y hacer algunas adaptaciones, ahí ya es tu decisión. Los paquetes de filtros que yo compré traen 6 filtros cada uno, así que te van a sobrar.
Nosotras usamos el cartón de los propios empaques que recibimos con este material para la base del filtro y otras secciones del equipo. También necesitarás tijeras, navaja, un compás grande, reglas y escuadras y mucha cinta. En las versiones en inglés donde se explica la construcción de estos sistemas suelen sugerir cinta de tela, cinta aislante… aunque nosotras trabajamos con cinta adhesiva normal para muchas partes.
Ya que tienes todo el material hay que hacer posicionar las cuatro paredes filtrantes juntas. Aquí es INDISPENSABLE que ubiques las flechas que tienen los marcos de los filtros que indican la dirección del aire a filtrar. Coloca las flechas de los filtros de manera que todas apunten hacia ADENTRO del equipo filtrante y los pliegues de los filtros queden en posición vertical.
Sujeta los filtros con cinta para formar el cuerpo del cubo y mide el tamaño de la base que necesitarás hacerle. Es importante sellar lo mejor posible las esquinas ya que queremos que todo el aire pase por los filtros plisados y no por algún espacio intermedio entre éstos.
En nuestro caso, la base medía poco más de 52 cm de lado y utilizamos las propias cajas de cartón que venían con los filtros y ventiladores para ello. He visto diseños en los cuales en lugar de usar cartón, se usa como base madera y le ponen llantas pequeñas para facilitar el movimiento de la unidad. También he visto quienes mandan hacer un armazón metálico tipo mosquitero para evitar que los niños pequeños tengan la tentación de tocar los filtros. Esta de hecho es una muy buena idea porque justamente esperamos que la carga viral se quede en la superficie filtrante y NO queremos que un niño curioso vaya a estar manipulando esta parte del equipo. Tú puedes hacer tus propias adaptaciones.
Considera que estas cuatro paredes que son filtros TENDRÁN que ser cambiadas con alguna regularidad. Pensando en eso y en que ninguno de los ventiladores que compré era cuadrado y del tamaño justo de la caja que armamos con los filtros, nosotras cortamos una base de cartón que se ajustara con cada ventilador de manera que la próxima vez que haya que hacer el cambio, no tuviéramos que volver a acomodar desde cero esa parte del equipo. También aprovechamos esta sección de cartón para que el peso del ventilador se distribuyera más homogéneamente sobre los filtros. Esto es sobretodo importante en el caso del ventilador circular, porque no queríamos que quedara sostenido sólo sobre cuatro partes de área reducida del equipo.
Nuestra base de cartón debía ajustarse bien en sus orillas con las cuatro paredes de los filtros y por la parte interior con la geometría particular del ventilador.
Es importante que antes de fijar esta base con el ventilador verifiques cuál es el lado de extracción o succión del ventilador y cuál es el lado donde empuja el aire… lo que queremos es que el lado de extracción sea la cara que el ventilador de hacia nuestras cuatro paredes filtrantes y el lado de expulsión quede hacia afuera del equipo. Lo puedes probar con una hoja que sueltes de cada lado del ventilador. Del lado de succión, la hoja se pegará al ventilador aunque no la sostengas.
Debes sellar lo mejor posible la parte baja del ventilador con este cartón de manera que toda la fuerza de succión del ventilador se use en forzar que el aire del lugar pase por los filtros. Asegúrate de poner el ventilador en su máxima potencia y algún tipo de canaleta para que los cables de corriente puedan salir del equipo sin que termines con un agujero por donde vayas a estar alimentando aire que no pase por los filtros. Nosotras sujetamos el cable con sinchos y la sección donde salía el cable la sellamos con cinta.
Los dos ventiladores que nosotras usamos quedaban con el interruptor dentro del equipo filtrante, por lo que es importante que te asegures de dejar el interruptor en su máxima potencia. Nuestros equipos quedaron funcionando de modo que el encendido/apagado es tal cual conectar y desconectar el cable de corriente.
Un detalle a considerar en el tema de la geometría es que los ventiladores que tienen una rejilla cuadrada mejoran su eficiencia si forzamos que la salida de aire sea redonda. En el caso de los ventiladores que nosotras utilizamos, el ventilador Holmes tiene las esquinas redondeadas por lo cual en realidad no era necesario hacer este ajuste. Nota que la decisión entre modificar esta geometría o no hacerlo se hizo midiendo el flujo del aire con un anemómetro.
Finalmente debes sellar esta última sección del equipo con cinta.
Opcionalmente puedes hacerle algún tipo de agarradera al equipo con la cinta si lo pondrás en un lugar donde haya que estarlo moviendo aunque lo más recomendable sería NO tener que estarlo manipulando de un lado para otro.
Esta no es la única geometría viable para hacer un equipo de filtración casero, hay quienes usan la propia cada del ventilador, le retiran la parte posterior y en lugar de hacer un cubo sólo ponen un filtro en ese lugar. Este tipo de ventiladores tendrá menor capacidad de filtrado pero serán más fáciles de mover y menos sensibles al hecho de que mientras los mueves de un lado a otro los vayas a estrellar contra una puerta o algo así. Es muy probable que en el futuro construya esta versión de equipo filtrante también.
¿Qué tan ruidosos son estos equipos?
La lectura de ambos equipos estuvo alrededor de los 70 decibeles, que considero es un nivel de ruido bastante aceptable para interiores.
¿Cómo sabemos para qué tamaño de habitación sirven efectivamente estos filtros?
Como habrás notado, usé un anemómetro para medir la velocidad con la que el aire era expulsado de este equipo.
Ambos ventiladores dan lecturas un poco distintas que también varían dependiendo de la parte precisa donde tomes la lectura… te muestro los cálculos que yo hice por si quieres repetir el análisis con tu propio equipo y porque creo que razonablemente puedes hacer tus propias suposiciones a partir de esto.
Yo haré mi cálculo suponiendo 4 m/s como valor de velocidad promedio del aire que es expulsado del equipo…
El volumen de aire que expulsa este ventilador se obtiene multiplicando esta velocidad con el área del ventilador. Los dos ventiladores que usamos son de 20”, así que el caudal calculado es de 0.81 m3/s
Necesito estimar cuántas veces en una hora se hará el cambio de aire en el aula, así que hago la conversión de unidades multiplicando por 3600 y obtengo que estos equipos mueven alrededor de 2900 m3/h
La capacidad filtrante del equipo depende de qué tantas de las partículas esperamos que pueda retener. Como te mostré previamente, los filtros tipo MERV13 retienen menos del 75% de las partículas del tamaño que nos interesa. Si hacemos el cálculo con un valor de 62%, nuestro equipo podría filtrar aproximadamente 1800 m3/h.
Ahora, si el espacio en el cual vas a usar este equipo mide 10x10x2.5, estamos hablando de una habitación de 250 m3.
De manera que este equipo podría hacer más de 7 recambios de aire en una hora.
Recuerda que la sugerencia del CDC es que el recambio de aire en un espacio cerrado ocurra 6 veces en una hora. Así que podemos esperar que este equipo funcione de manera aceptable.
¿Dónde debería colocar el equipo?
Depende mucho de la geometría del propio lugar… por un lado es importante que esté cerca de quién más esté hablando en el lugar, por ejemplo el docente… pero también es importante que cuidemos los espacios donde de por sí el movimiento de aire es menor.
Haz pruebas en el lugar donde lo usarás para que encuentres la ubicación adecuada.
Notas finales
La carga viral esperamos filtrarla en las paredes del cubo… no manipules el equipo filtrante por dichas paredes, manipúlalo de la base o del lado del ventilador. Lo mismo es importante que lo sepan los usuarios de la habitación donde estará, sobretodo los niños.
En los filtros HEPA encontré que cuando la caída de presión es 1 pulgada de agua mayor hay que cambiar el filtro… lo malo es que no encontré algo tan concreto como criterio para cambiar los filtros MERV13, pienso que va a ser un criterio un poco más visual porque como estos filtros filtran también partículas suspendidas… quienes los usen en ciudades me imagino que verán que cambian de blanco a … algún color más sucio con el uso. Posiblemente el flujo del aire medido con un anemómetro cambie… pero no tengo un parámetro claro de qué reducción de velocidad debería servirnos como indicador.
Así que bueno, hay que cambiar los filtros entre 3 y 6 meses de uso.
Si necesitan sugerencias o tienen preguntas, la gente que me ayudó a encontrar información, que ya habían armado sus propios y son super amables y los encuentran en twitter:
@rafoji @alehSalcedo2 @CinPek @AlejandroC_IQ @MarcosSanchezGue
Referencias
Corsi-Rosenthal Cube. (n.d.). Retrieved from https://encycla.com/Corsi-Rosenthal_Cube#room-sizing
Corsi/Rosenthal Box FAQ – Clean Air Crew. (2021, September 03). Retrieved from https://cleanaircrew.org/boxfanfilterfaq/
Efficacy of Portable Air Cleaners and Masking for Reducing Indoor Exposure to Simulated Exhaled SARS-CoV-2 Aerosols – United States, 2021. (2021, July 08). Retrieved from https://www.cdc.gov/mmwr/volumes/70/wr/mm7027e1.htm
Rosenthal, J. (2020, November 05). How to Improve the Efficiency of the «Box Fan and MERV 13 Filter» Air Cleaner. Retrieved from https://www.texairfilters.com/how-to-improve-the-efficiency-of-the-box-fan-and-merv-13-filter-air-cleaner/
Ross, S. (2021, April 24). Quebec schools without air purifiers have 3 to 4 times more COVID-19 cases, says dad running citizen count. Retrieved from https://montreal.ctvnews.ca/quebec-schools-without-air-purifiers-have-3-to-4-times-more-covid-19-cases-says-dad-running-citizen-count-1.5400739
Shop By Size. (n.d.). Retrieved from https://www.airfiltersdelivered.com/c/merv-mpr-fpr-ratings
Ventilation in Schools and ChildCare Programs. (n.d.). Retrieved from https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/community/schools-childcare/ventilation.html
