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 Plumas de aerossol de banheiros comerciais podem subir 5 pés acima da tigela. John Crimaldi/Relatórios Científicos, CC BY-NC-ND

Toda vez que você dá a descarga no vaso sanitário, ele libera nuvens de minúsculas gotas de água no ar ao seu redor. Essas gotículas, chamadas plumas de aerossol, pode espalhar patógenos de dejetos humanos e expor pessoas em banheiros públicos a doenças contagiosas.

A compreensão científica da propagação de plumas de aerossóis – e a conscientização pública de sua existência – tem sido dificultada pelo fato de serem normalmente invisíveis. Meus colegas Aarão Verdadeiro, Carlos Linden, Mark Hernandez, Lars Larson e Anna Pauls e eu pudemos usar lasers de alta potência para iluminar essas plumas, permitindo-nos visualizar e medir a localização e o movimento de espalhar plumas de aerossol de descargas de banheiros comerciais em detalhes vívidos.

Este vídeo compara a visibilidade de uma pluma de aerossol após uma descarga sem e com lasers em um laboratório.

 

Subir em vez de descer

Os vasos sanitários são projetados para esvaziar eficientemente o conteúdo dentro da tigela por meio de um movimento descendente no tubo de drenagem. No ciclo de descarga, a água entra em contato forçado com o conteúdo dentro da tigela e cria um jato fino de partículas suspensas no ar.


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Descobrimos que um banheiro comercial típico gera um forte jato de ar ascendente com velocidades superiores a 6.6 pés por segundo (2 metros por segundo), transportando rapidamente essas partículas até 5 pés (1.5 metros) acima do vaso oito segundos após o início do a descarga.

Para visualizar essas plumas, montamos um típico banheiro comercial sem tampa com um válvula estilo flushometer encontrados em toda a América do Norte em nosso laboratório. As válvulas Flushometer usam pressão em vez de gravidade para direcionar a água para a tigela. Usamos ótica especial para criar uma fina folha vertical de luz laser que iluminava a região do topo da tigela até o teto. Depois de dar a descarga com um acionador elétrico remoto, as partículas de aerossol espalham luz de laser suficiente para se tornarem visíveis, permitindo o uso de câmeras para visualizar a nuvem de partículas.

Embora esperássemos ver essas partículas, ainda assim ficamos surpresos com a força do jato ejetando as partículas da tigela.

A estudo relacionado usaram um modelo computacional de um banheiro idealizado para prever a formação de plumas de aerossóis, com um transporte ascendente de partículas a velocidades acima do vaso que se aproximam de 3.3 pés por segundo (1 metro por segundo), que é cerca de metade do que observamos com um real banheiro.

Por que lasers?

Os cientistas conheceram durante décadas que a descarga de vasos sanitários pode liberar partículas de aerossol no ar. No entanto, Estudos experimentais têm confiado amplamente em dispositivos que coletam amostras do ar em locais fixos para determinar o número e o tamanho das partículas produzidas pelos banheiros.

Embora essas abordagens anteriores possam confirmar a presença de aerossóis, elas fornecem poucas informações sobre a física das plumas: como elas se parecem, como se espalham e com que rapidez se movem. Esta informação é fundamental para desenvolver estratégias para mitigar a formação de plumas de aerossóis e reduzir sua capacidade de transmissão de doenças.

Este vídeo mostra Aaron True monitorando os dados de imagem ao vivo de uma descarga de banheiro em uma tela de computador.

 

Como professor de engenharia cuja pesquisa se concentra nas interações entre a física dos fluidos e os processos ecológicos ou biológicos, meu laboratório é especialista em usar lasers para determinar como várias coisas são transportado por fluxos de fluidos complexos. Em muitos casos, essas coisas são invisíveis até que as iluminemos com lasers.

Uma vantagem de usar luz laser para medir fluxos de fluidos é que, ao contrário de uma sonda física, a luz não altera ou interrompe exatamente o que você está tentando medir. Além disso, o uso de lasers para tornar visíveis as coisas invisíveis ajuda as pessoas, como criaturas visuais, entendem melhor as complexidades do ambiente fluido em que vivem.

Aerossóis e doenças

Partículas de aerossol contendo patógenos são importantes vetores de doenças humanas. Partículas menores que permanecem suspensas no ar por um período de tempo podem expor as pessoas a doenças respiratórias como gripe e COVID-19 através da inalação. Partículas maiores que se depositam rapidamente nas superfícies podem espalhar doenças intestinais como norovirus através do contato com as mãos e a boca.

A água do vaso sanitário contaminada por fezes pode ter concentrações de patógenos que persistir depois de dezenas de descargas. Mas ainda é uma questão aberta se as plumas de aerossol do banheiro apresentam um risco de transmissão.

Embora tenhamos sido capazes de descrever visual e quantitativamente como as plumas de aerossol se movem e se dispersam, nosso trabalho não aborda diretamente como as plumas de banheiro transmitem doenças, e isso continua sendo um aspecto contínuo da pesquisa.

Limitando a propagação da pluma do banheiro

Nossa metodologia experimental fornece uma base para trabalhos futuros para testar uma série de estratégias para minimizar o risco de exposição a doenças de vasos sanitários com descarga. Isso pode incluir a avaliação de mudanças nas plumas de aerossol provenientes de novos designs de vasos sanitários ou válvulas de descarga que alteram a duração ou a intensidade do ciclo de descarga.

Enquanto isso, existem maneiras de reduzir a exposição humana a plumas de banheiro. Uma estratégia óbvia é feche a tampa antes da lavagem. No entanto, isso não elimina completamente as plumas de aerossol, e muitos banheiros em locais públicos, comerciais e de saúde não têm tampas. Ventilação ou Desinfecção por UV Os sistemas também podem mitigar a exposição a plumas de aerossol no banheiro.A Conversação

Sobre o autor

João Crimaldi, Professor de Engenharia Civil, Ambiental e Arquitetônica, Universidade de Colorado Boulder

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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