Una herramienta que actualmente puede establecer una alternativa a la renovación del aire en habitáculos con un evidente ahorro de energía eléctrica y con una mayor efectividad operativa en higienización del aire que otros sistemas que su objetivo es el mismo, pero con un coste tecnológico y energético mucho más elevado.

Un dispositivo que viene a cubrir la necesidad de evitar la disyuntiva entre poder obtener las tasas de aire limpio CADR que produzcan los diferentes sistemas de aire purificado x m³/h y cumpliendo las calificaciones IDA en ambientes cerrados o tener que reducir el alto coste energético que ello implica sin obtener los parámetros óptimos de higienización del aire y esto lo confirman diferentes recomendaciones que proceden de organismos científicos y oficiales.

La innovadora estructura tecnológica está diseñada para operar intercalando desde el tramo final de conductos y ductos en terminales de impulsión y retorno de cualquier sistema de ventilación o renovación del aire para ejecutar diferentes acciones desde la física que evitan eficazmente el paso a los espacios habitables de agentes nocivos prioritariamente la desactivación y eliminación de virus, bacterias y patógenos en general. 

Que por sí solo ya ejecuta su función con un alto rango de efectividad denominada absoluta en renovación y desinfección en terminales conducción de aire, o puede formar parte de otros sistemas o complementarlos para aumentar su eficacia y eficiencia cubriendo deficiencias en higienización con un menor coste energético que en este caso si permite la correcta interacción de la luz con la materia directamente aplicando mecánica cuántica , combinando la capacidad de tamizado, captura, retención, optimizando dicha función germicida específica para separar en espacios cerrados patógenos de personas. 

OBJETIVOS PRIORITARIOS 

DESCRIPCIÓN TÉCNICA REDUCIDA

El filtro de aire lumínico alta eficiencia está constituido estructuralmente por un marco exterior cuyo formato adaptativo puede ser rectangular, cuadrado, circular o esférico , materiales ABS u otros polímeros en el marco estructural externo o metal en el interior de la carcasa estanca se subdivide en dos celdas huecas en las cuales se fijan mallas o capas HEPA o ULPA y otros compuestos de fibras de vidrio opacos entre las cuales queda blindado un espacio vacío o cámara de luz UVC distribuida y fijada la luminotecnia en el interior marco sellado reflectante ignífugo, líneas led UVC 100-280nm adaptamos un mini transformador entrada 100 -240v AC salida 12 v DC en conjunto un dispositivo compacto que combina un alto grado de eficiencia en la retención de volátiles o filtrado calificado de absoluto eficaces ante aerosoles ,micro partículas / < 1 µm ,combinada con la desactivación germicida de posibles patógenos virus, bacterias en la cámara alta radiación lumínica central. 

Los dos pilares fundamentales son el tipo de luz ultravioleta onda corta UVC cuando más corta más dañina biológicamente y la capacidad de captura y retención de patógenos en general obteniendo en conjunto en el dispositivo el tiempo necesario para desactivarlos.

CAPTURA Y RETENCIÓN

En este punto aplicamos según el diseño las celdas huecas o soportes de las telas o mallas filtrantes como paredes exteriores para la recepción del flujo de aire en tránsito los cuales serían del tipo que ofreciera menor resistencia.

Combinando en su estructura, las mallas de recepción aérea para el tamizado que bastaría del tipo G1/G2 con menor caída de presión y un promedio de Arrestancia 65 % /50% ≤ AM < 65% / 80%, con la alta eficiencia de las mallas de fondo H 14 para retener, capturar y poder disponer de la capacidad total de acción germicida en su espacio central luz UVC. 

Las tasas de eficiencia en retención de las mallas H 14 O U 17 son las siguientes según global test EPA.

Con las variables como resistencia menor al flujo de las capas exteriores que reciban el flujo de aire soplado o extraído obteniendo a mayor caudal más capacidad homogeneización del aire en el espacio vacío de filtrado sin ofrecer resistencia en la zona central luz de desactivación. 

LUMINOTECNIA

Otro punto importante fue la elección de la tecnología lumínica LED para nuestro dispositivo y dicha elección no fue casual y después de analizar incluyendo el estudio diferentes opciones entre ellas el DIODO LASER o el VCSEL concluimos que como fuente activa lumínica LED cubre los parámetros técnicos estimados en conjunto con el resto de los componentes.

• LED: Diodo formado por un chip semiconductor dopado con impurezas que crean una unión PN. Como en otros diodos, la corriente fluye fácilmente del lado p, o al ánodo n, o cátodo, pero no en el sentido opuesto. Aportando mayor rango o ancho espectral de la fuente.
• Dado que la luz se genera dentro del material semiconductor sólido, los LED se describen como dispositivos de estado sólido. Que al ser dispositivos solidos aportan más resistencia térmica y mecánica, vida útil y la posibilidad de inserción en geometrías complejas.
• El término iluminación de estado sólido, que también incluye los LED orgánicos (OLED), distingue esta tecnología de iluminación de otras fuentes que utilizan filamentos calentados (lámparas incandescentes y halógenas de tungsteno) o descarga de gas (lámparas fluorescentes).
• El ancho espectral de un LED es mayor que el de un LD (diodo Láser). Un mayor ancho espectral permite un mayor ancho de banda de enlace. Para un LED el ancho espectral es de unos 80 nm cuando opera a 1310 nm y 40 nm a 850 nm. El ancho espectral de un LD es de 3 nm para operar a 1310 nm y de 1 nm a 850 nm.
• Emisión espontánea La recombinación de un electrón-hueco resulta en la emisión espontanea de un fotón (principio del LED).
• Espectro diferente el cual cubre los parámetros de incidencia y posterior reflexión.
• Precisando de una demanda de energía eléctrica mucho menor aportando mayor capacidad de flujo luminoso, más Im con menos W de la fuente activa. 

La interacción de la luz con la materia es posible desde todo el espectro electromagnético existente pero el rango para cumplir con nuestro objetivo sería el UVC. 

LONGITUD DE ONDA 

FRECUENCIA

Evidentemente que la Onda corta: cuanto más corta es la onda más alta es la frecuencia siendo la longitud de la onda inversamente proporcional a la frecuencia.

El ultravioleta como color no existe. Se trata de una denominación inventada por Pantone para destacar la importancia de este tono violeta. En sí el ultravioleta es una radiación de onda corta que resulta invisible al ojo humano.

IGUV: IRRADIACIÓN GERMICIDA ULTRAVIOLETA 

Pruebas recientes indican los 264 nm / 280nm como idóneas para desactivar patógenos.

La longitud de onda puede variar y el pico estar en 280nm que también nos vale. 

POTENCIA ESPECTRAL

Las longitudes de onda más corta poseen más energía que en longitudes más largas y a la incidencia directa se suma la reflexión y la absorción.

Pero no es solo irradiar en unos determinados rangos de onda lo necesario para la correcta acción germicida, las dosis para ser efectivas precisan de un espacio/ tiempo para la exposición y posterior desactivación.

La absorción genera fluorescencia y teniendo en cuenta todas las variables incluyendo que la energía radiante no es visible como hemos comentado anteriormente aplicamos otras técnicas para obtener los parámetros óptimos sin requerir más potencia y el consiguiente aumento de consumo eléctrico.

Amplificando la energía lumínica a través de la reflexión.

REFLEXIÓN

Otro detalle desde el diseño inicial priorizando era la superficie reflectante y teniendo en cuenta que una bombilla convencional.

Si ponemos una bombilla dentro de una esfera 100% reflectante todos los fotones emitidos permanecerán dentro de la esfera y la intensidad aumenta continua y exponencialmente.

Los espejos reales nunca son 100% reflectantes, pero existen los dicroicos que funcionan solo en un estrecho rango de longitud de onda corta, con tales espejos la luz podríamos decir puede reflejarse modo mil veces más antes de escapar de en este caso una esfera por lo que la intensidad de la luz será prácticamente 1000 veces mayor que una lámpara fuera de la cavidad dicroica reflectante.

El espejo dicroico es aquel que tiene la propiedad de reflejar la luz selectivamente en función de una determinada longitud de onda, siendo la longitud de onda la distancia entre los puntos de la fase correspondiente a dos ciclos consecutivos de una onda.

En la practica el sellando de la zona reflectante con espejos dicroicos que reducen la absorción a reflejar el haz de onda corta permitiendo la separación de la luz de excitación y la de fluorescencia 

Lo que probamos es en cierta manera y con nuestros limitados medios.

• Reflexión de una onda
  - La reflexión de una onda consiste en el cambio de dirección de propagación al incidir la onda sobre la superficie de separación de dos medios, de modo que la onda sigue propagándose sin cambiar de medio.
  - Experimentalmente obtenemos la ley de Snell para la reflexión: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión (i = r)
  - El objetivo es obtener un resonador óptico óptimo. 

UVC / NO IONIZANTE

Otro punto a tener en cuenta es la nula o baja capacidad de ionización de nuestro dispositivo.

Aplicamos desde la física a niveles cuánticos la radiación UVC que es el método más inocuo en desinfección y esterilización combinando otras técnicas que el resultado no es ionizante y que no se puede calificar de foto catalítico ya que no disponemos ni empleamos catalizadores semiconductores ni dopaje de los materiales con químicos como el dióxido de Titanio para la aceleración u otros para la absorción como el gel de sílice u otros.

Sin bien es cierto que en la interacción de la radiación en la longitud de onda 180nm/200nm puede dividir los dos átomos de oxígeno que independientemente intentarán unirse a otra molécula de oxígeno O₂ y O₃ también disociar el ozono para formar oxigeno molecular desarrollando un proceso continuo y dinámico en el espacio definido cámara de alta radiación que es igual a mayor disociación menor capacidad en formación de ozono O₃ . 

Es un detalle a tener en cuenta si valoramos recientes estudios del Instituto de Tecnología de Georgia (Atlanta, USA) en los cuales se ha observado la formación de partículas ultrafinas de menos de 0`1 micras durante el funcionamiento de equipos basados en la fotocatálisis y estas partículas tan diminutas pueden llegar a los pulmones alcanzando los alvéolos pulmonares y causar problemas respiratorios.

En la Universidad de Castilla-La Mancha (España) se está llevando a cabo un estudio para evaluar la formación de contaminantes derivados del funcionamiento de un dispositivo basado en la ionización. Los resultados preliminares indican que se forman elevadas cantidades de ozono.

Para ir terminando este articulo a modo de información general sin profundizar en otros detalles técnicos que se reservan para posterior proceso industrial aparte de lo dicho si podemos exponer que está reconocida a nivel global la correspondiente novedad, actividad inventiva, y aplicación industrial la cual está protegida por la ley de patentes 2015 /24 nacional e internacionalmente a través del Tratado de cooperación de patentes la PCT 

• El TRL o nivel de disponibilidad operativa está en un nivel 4/5 validación de componentes y disposición prototipo, análisis componentes entorno laboratorio.
  - Pruebas resultados de eficiencia energética con el prototipo actual
  La potencia requerida en un prototipo para implementar en una salida o terminal del conducto de ventilación de 300mm x150mm es el siguiente:
  - Prueba estimada con: MOD / SMD5050 / 50MM / LED 
  
  
• Potencia led unidad = 0,24 / w x 36 led = 8,64 / w
  A ello hay que sumar 10,36 w / del driver o transformador con un margen de seguridad de un 20% 
  
  
• Potencia total estimada = 8,64 /w x 1‘2 = 10,36 / w + 8,64 /w = 19 /w

Concluyendo valorando la posible cuota de mercado no hemos profundizado en ello en principio, pero es evidente que cuadra en el momento que se precisa urgentemente renovar el aire a un bajo coste, pero renovarlo en condiciones óptimas ayudando a generar espacios libres de partículas nocivas y patógenos , y el público objetivo es muy amplio aplicándose no solo en edificaciones como la vivienda, hoteles ,oficinas, centros de educación, espectáculos, congresos y otros muchos ambientes similares también en vehículos particulares , o medios de transporte bus, metro, avión, barco, y cualquier espacio cerrado donde el ser humano este respirando aire.