Dosimetría fotocrómica semicuantitativa de la exposición UV-C en aulas, clínicas odontológicas y baños: estudio experimental exploratorio

Resumen ciudadano

El estudio examinó prácticas de 2022 en aulas, clínicas odontológicas y baños de una universidad. Las tarjetas mostraron respuestas distintas según la posición y las condiciones de exposición. Su comparación con los objetivos de las prácticas y con los cálculos de irradiancia y tiempo documentó diferencias locales relevantes para interpretar una exposición. Las lecturas visuales son semicuantitativas y corresponden a cada posición evaluada. El trabajo caracteriza exposición física; la eliminación de microorganismos y las infecciones no fueron desenlaces medidos.

Introducción

La exposición UVC recibida por una superficie depende de la irradiancia local y del tiempo de exposición. En un recinto, la posición respecto de la fuente, la orientación y la interposición de objetos generan condiciones de irradiación diferentes. Boyce y colaboradores observaron variación de irradiancia y dosis entre localizaciones de habitaciones hospitalarias evaluadas con un dispositivo móvil [1]. Por tanto, el tiempo de funcionamiento del equipo, considerado aisladamente, describe de forma incompleta la exposición de las superficies.

Los indicadores fotocrómicos permiten registrar cambios de color asociados con la exposición acumulada. Neu y colaboradores evaluaron indicadores fotocrómicos mediante comparación radiométrica y destacaron la relevancia de su protección frente a fuentes luminosas ajenas a la exposición de interés [2]. Su y colaboradores demostraron que la cuantificación del color, acompañada de calibración y caracterización de incertidumbre, puede convertir determinados indicadores en dosímetros cuantitativos [3]. Esos resultados corresponden a indicadores y procedimientos específicos; la comparación visual con una escala impresa constituye una aproximación semicuantitativa.

La interpretación de las tarjetas distinguió la exposición estimada visualmente, el objetivo nominal y la exposición calculada a partir de irradiancia y tiempo. Esta distinción es especialmente relevante en ambientes con mobiliario y superficies de distinta orientación. El presente estudio tuvo como objetivo caracterizar la variación de las lecturas dosimétricas de exposición UVC en superficies interiores y compararlas con los objetivos nominales y las exposiciones calculadas en las condiciones evaluadas.

Métodos

Diseño y ámbito

Se realizó un estudio experimental exploratorio de dosimetría ambiental, con análisis descriptivo, en la Universidad Católica Redemptoris Mater, Managua, Nicaragua, en 2022. Los espacios se seleccionaron por conveniencia e incluyeron aulas de computación, arte digital, anatomía, microbiología e histoembriología, clínicas odontológicas y baños. Los investigadores establecieron la disposición de las fuentes, las posiciones de los indicadores y las duraciones de exposición. Se evaluó la respuesta de las tarjetas bajo las condiciones aplicadas.

Los registros se organizaron en doce series C01–C12. La unidad de análisis fue la lectura vinculada a una posición y condición. El archivo incluyó pósteres, fotografías y la planilla Dosis Tesla UV Rays.xlsx de caracterización electrónica de las fuentes. Se conservaron por separado las irradiancias de la planilla y las consignadas en cada póster. Las fotografías repetidas de una tarjeta se consideraron una sola fuente documental. Los responsables ratificaron las lecturas, posiciones, distancias y tiempos, y un especialista revisó la relación entre fuente, medición electrónica y tarjeta. La comprobación distinguió las mediciones electrónicas, las exposiciones calculadas y las lecturas de las tarjetas.

Fuentes de radiación y disposición ambiental

Se emplearon fuentes portátiles y lámparas fijas de techo, con una longitud de onda nominal predominante de 254 nm. Las lámparas instaladas en las aulas fueron fabricadas por Shenzhen Hongmao Lighting Co., Ltd. (Shenzhen, China). Las configuraciones portátiles incluían un carro de 60 W y una torre de 120 W. En odontología, las lámparas fijas de 30 W estaban distribuidas linealmente en el techo, con una separación de 10 m entre lámparas; en histoembriología, las lámparas fijas eran de 10 W y estaban separadas 3 m. Las potencias son nominales y las separaciones describen la instalación, no la distancia de la fuente a cada indicador. C07, C08 y C10 utilizaron el carro portátil; C09, la instalación fija odontológica. Las distancias fuente–indicador registradas abarcaron 1–5 m. La tabla 1 resume las condiciones y la figura 1 ilustra configuraciones del archivo ambiental.

Indicadores fotocrómicos y variables dosimétricas

Se utilizaron tarjetas fotocrómicas UVCiX con referencias de 25, 50, 75, 100, 200 y 300 mJ/cm². Cada tarjeta fue de un solo uso; su exposición prolongada se analizó como una lectura acumulada. La pigmentación se comparó visualmente con la escala, conservando valores e intervalos semicuantitativos. Los valores de 10–15 mJ/cm² se trataron como estimaciones inferiores a la primera referencia impresa. La iluminación de lectura fue variable y se distinguió de la iluminación ambiental durante la exposición. El apagado de las luces de la sala no se interpretó como apagado de la fuente UVC ni como garantía de oscuridad total. La ausencia de pigmentación se clasificó como respuesta cualitativa.

Se expresó la dosis en mJ/cm². Se definieron Hvis como lectura visual, Hobj como objetivo nominal, Hcalc como exposición calculada y Eeq como irradiancia media equivalente. La caracterización electrónica se realizó con un espectrorradiómetro UV HP350UVS, de rango nominal 200–450 nm, y se registró en la planilla. Después se comprobó la exposición acumulada mediante tarjetas. Se distinguió la irradiancia electrónica de la consignada en cada póster. Hcalc se calculó con irradiancia y duración asociadas; Eeq, con dosis visual y tiempo efectivo:

Hcalc = Eref × t Eeq = Hvis / t tcalc = H / Eref R = 100 × Hvis / Hobj

Eref y Eeq se expresan en mW/cm²; t y tcalc, en segundos; y R, en porcentaje. Los minutos se multiplicaron por 60. Hcalc presupone irradiancia constante; tcalc es un tiempo calculado y no sustituye una duración observada. Eeq es un cociente derivado de la tarjeta, no una medición electrónica independiente. La distancia se conservó como dato geométrico asociado a cada registro, sin inferirla a partir de la dosis o del tiempo. Hobj es un criterio de planificación, no un umbral de eficacia microbiológica validado por este estudio.

Análisis de los registros

El análisis fue descriptivo por posición. Se incluyeron lecturas con unidad dosimétrica identificable y se normalizaron las irradiancias: 1 mW/cm² = 1000 µW/cm² = 10 W/m². Se recalcularon los tiempos objetivo de la planilla mediante tcalc = H/E. Las respuestas cualitativas se conservaron sin dosis numérica. No se trasladó una irradiancia electrónica a una tarjeta sin correspondencia entre fuente, distancia y posición.

Para cada intervalo de lectura se calcularon los cocientes de sus extremos. Los intervalos representan el rango visual consignado, no intervalos de confianza. Los cocientes se redondearon a un decimal y las irradiancias equivalentes a tres cifras significativas. En C06, la duración analizada fue de 30 min, correspondiente al registro de resultados. En C07, la lectura acumulada fue de 40 mJ/cm² tras dos intervalos de 5 min. Las dos lecturas laterales de C03 se describieron sin vincularlas a uno de los tiempos de planificación.

Las comparaciones distinguieron superficie, distancia, duración y fuente. Las observaciones no se consideraron réplicas intercambiables; se presentaron valores individuales e intervalos, sin estimaciones agrupadas ni pruebas de significación. El contraste radiométrico fue aritmético entre Hvis y Hcalc. No se midió reducción microbiana.

Documentación fotográfica

Las imágenes se emplearon para describir la disposición de las fuentes y del mobiliario. Se conservaron las proporciones y los colores de los originales. Las lecturas numéricas se obtuvieron de los registros del estudio; las fotografías se utilizaron como documentación de las configuraciones.

Resultados

Condiciones ambientales y composición del análisis

Las doce series comprendieron configuraciones de exposición en aulas, clínicas odontológicas y baños (tabla 1). Se identificaron catorce lecturas numéricas en ocho series: C02, C03, C04, C06, C07, C08, C09 y C10. Diez de estas lecturas disponían de un objetivo nominal para el cálculo de R y diez estaban vinculadas a una duración efectiva para calcular Eeq. Estos recuentos corresponden a lecturas y series documentales, no a un número de sesiones independientes.

C01 y C12 presentaron respuestas descritas como positivas. C01 consignó exposiciones con las luces de la sala apagadas. C08 se realizó por la tarde, en posiciones con menor entrada de luz solar, sin oscuridad total; C11 describió una sala con abundante luz solar. En C05 se registró ausencia de cambio inicial tras 20 min y pigmentación leve en una segunda sesión de 60 min, con las tarjetas a 2 m. En C11 no se observó pigmentación a 1 y 5 m tras 25 min, mientras que la comprobación próxima a la fuente produjo una respuesta visible tras 10 s. En C10, la condición a 5 m se describió cualitativamente como inferior al resultado esperado; los 25 min correspondían al tiempo consignado en los objetivos. C12 comprendió dos tarjetas a 1 y 2 m y una duración global de 57 min, sin lectura numérica por posición.

C02 registró 30 mJ/cm² a 3 m durante 15 min. C03 consignó dos lecturas laterales de 75 mJ/cm² y una tarjeta frontal sin respuesta. Las dosis de planificación de 32,4, 64,8 y 162 mJ/cm² para 5, 10 y 25 min son compatibles con 0,108 mW/cm² consignados en el póster. No se contaron como lecturas adicionales ni se identificaron automáticamente con un valor electrónico de la planilla.

Lecturas dosimétricas e irradiancia media equivalente

Eeq = lectura/tiempo en segundos; R = 100 × lectura/objetivo. —: dato no asociado o cálculo no disponible. A, B y C son posiciones de C06 sin superficie asignada. Eeq es un cálculo derivado. Los intervalos de 10–15 mJ/cm² están por debajo de la primera referencia impresa.

En C04, la lectura a 1 m incluyó el objetivo; a 2 m quedó por debajo. Las tres posiciones de C06 quedaron por debajo de 100 mJ/cm². C07 alcanzó el 125,0 % del objetivo.

C08 presentó lecturas de 150 y 75 mJ/cm² tras 37 min. En C09, no se asociaron inequívocamente las duraciones a las tarjetas. C10 registró 30 mJ/cm² a 3 m durante 15 min.

Ocho comparaciones quedaron por debajo del objetivo, una lo incluyó en su intervalo y una lo superó. Los cocientes abarcaron 10,0–125,0 % (figura 2).

Exposición calculada y lectura en el aula G1

E: irradiancia consignada en el póster C04. Hcalc = E × t; Hvis: lectura visual. Objetivo: 96 mJ/cm². Estas irradiancias no se identifican automáticamente con las mediciones de la planilla.

Con las irradiancias consignadas en C04, las dosis calculadas fueron de 97,2 mJ/cm² en ambas posiciones, un 1,25 % superiores al objetivo. Las tarjetas indicaron 90–100 y 50–75 mJ/cm²: 92,6–102,9 % y 51,4–77,2 % de Hcalc (figura 3). Sus irradiancias medias equivalentes fueron 0,100–0,111 y 0,0278–0,0417 mW/cm². La planilla sitúa 0,054 mW/cm² a 1 m para 60 W y 0,092 mW/cm² a 1 m para 120 W; la igualdad de las dosis calculadas en C04 no implica igualdad de la irradiancia local medida electrónicamente.

Caracterización electrónica de las fuentes

Fuente: Dosis Tesla UV Rays.xlsx, hojas «20 cm», «1 m» y «2.5 m». Los tiempos se calcularon como dosis/irradiancia y no son duraciones observadas ni umbrales de eficacia. Las filas de 222 nm se excluyeron. Las referencias electrónicas, incluida la de 10 W a 20 cm, no se asignaron a tarjetas sin correspondencia geométrica.

A 20 cm, la irradiancia de 0,33 mW/cm² de la fuente de 60 W implica 1,62, 5,05 y 12,63 min para 32, 100 y 250 mJ/cm². Los tiempos de 10, 31 y 78 min consignados en esa fila no reproducen esos objetivos; se utilizaron los tiempos recalculados. La planilla no contiene irradiancias registradas a 2, 3 o 5 m.

Discusión

El hallazgo central es la variación de las lecturas entre posiciones y condiciones. En G1, duplicar el tiempo compensó aritméticamente la menor irradiancia consignada, pero las tarjetas mostraron respuestas distintas. Los 97,2 mJ/cm² representan el cálculo de C04 con las irradiancias de su póster. La planilla electrónica conserva referencias a otras distancias; la comparación documental mantiene separadas esas fuentes y las lecturas locales.

Las diferencias entre cabecera y mesa en C08, y entre cabecera y escupidera en C09, son compatibles con exposición espacialmente heterogénea. Este patrón concuerda con la variación por localización y orientación de sensores descrita por Boyce y colaboradores en habitaciones hospitalarias [1]. Las fotografías contextualizan la disposición del equipo y el mobiliario; la interpretación específica de geometría y superficie se considera en Alcance y limitaciones.

El producto irradiancia × tiempo calcula una exposición bajo irradiancia constante. La lectura fotocrómica depende también de la respuesta del indicador y su interpretación; la respuesta espectral y angular del detector y la calibración afectan la radiometría [4]. C07 y C08 consignaron 0,021 mW/cm² a 1 m; la planilla electrónica registra ese valor a 2,5 m para 60 W. Corresponde a 12,6 mJ/cm² en 10 min y 46,6 mJ/cm² en 37 min en ese punto de referencia. Sin una asociación geométrica con cada tarjeta, esos cálculos no sustituyen sus lecturas. Eeq expresa dosis visual/tiempo, no una medición independiente.

Alcance y limitaciones

El alcance es dosimétrico y semicuantitativo. La lectura visual de las tarjetas caracteriza la respuesta por posición y se distingue de una medición radiométrica independiente. La comparación con irradiancia y tiempo conserva esa diferencia metodológica, conforme a los trabajos sobre indicadores fotocrómicos y su calibración [2,3]. Las diferencias locales frente a exposiciones nominales respaldan una evaluación por superficie y no permiten representar todo el recinto con una única tarjeta.

La selección por conveniencia y la diversidad de superficies, distancias, tiempos y orientaciones delimitan los resultados a las condiciones evaluadas y no permiten aislar un efecto causal de la distancia. Los registros conservan pósteres, fotografías y planilla electrónica, sin hojas originales de campo ni documentación verificable de la calibración histórica. La incertidumbre visual no se cuantificó; faltan repeticiones y orientación del detector para estimar precisión global. La iluminación fue variable y no se evaluó mediante una comparación pareada ni mediciones de iluminancia. Estas características condicionan la exactitud absoluta y la extrapolación, mientras que la comparación por posición conserva el alcance descriptivo de las observaciones.

Conclusiones

Las 14 lecturas numéricas de ocho series documentaron variación local de exposición UVC. Entre diez comparaciones con objetivos nominales, ocho quedaron por debajo, una incluyó el objetivo en su intervalo y una lo superó; los cocientes abarcaron 10,0–125,0 %. En G1/C04, un cálculo de 97,2 mJ/cm² se acompañó de lecturas visuales de 90–100 y 50–75 mJ/cm². La comparación conserva las diferencias de superficie, distancia y tiempo entre esas condiciones.

La evaluación por posición documentó diferencias entre la exposición nominal, la calculada y la respuesta de las tarjetas. Estos resultados respaldan la caracterización dosimétrica de cada superficie bajo su geometría y condiciones de exposición. La lectura semicuantitativa permite describir esa variación local; la eficacia microbiológica y la prevención de infecciones requieren desenlaces distintos de los medidos en este estudio.

Declaraciones

Financiación. El estudio se financió con aportaciones de los participantes.

Autorización institucional. Los procedimientos se realizaron como parte de una actividad académica de investigación autorizada por la decanatura de la Universidad Católica Redemptoris Mater. La universidad aprobó el estudio y la versión final del manuscrito. Las exposiciones ambientales se realizaron sin ocupantes y este análisis no incluyó intervenciones en personas ni datos clínicos individuales.

Contribuciones y aprobación de los autores. Todos los autores participaron en la recolección de datos y en la redacción de los trabajos originales, con contribuciones equivalentes. Todos confirmaron sus nombres, identificadores ORCID y contribuciones, y aprobaron la versión final del manuscrito.

Conflictos de intereses. El docente que supervisó la actividad académica, Kevin Virgilio Morales Chamorro, es fundador y director ejecutivo de MedETechni, marca que figura en parte del equipo del archivo fotográfico del estudio.

Disponibilidad de datos. Se acompañan las 14 lecturas visuales codificadas, los seis perfiles electrónicos, el diccionario, los cálculos reproducibles y el suplemento dosimétrico. Los pósteres, las fotografías originales y la planilla Dosis Tesla UV Rays.xlsx se conservan como fuentes del expediente. Los datos se proporcionan en el material suplementario del artículo.

Uso de inteligencia artificial. Se utilizó inteligencia artificial generativa basada en un modelo de lenguaje, mediante Codex (OpenAI; modelo GPT-6.1 Sol), como apoyo para la organización documental, la comprobación aritmética y la edición del texto. Los autores mantienen la responsabilidad sobre el contenido final. Las fotografías incorporadas son originales y no fueron generadas ni modificadas mediante inteligencia artificial.