Los procesos físicos detallados y las vías involucradas en la transmisión de COVID-19 aún no se comprenden bien. Los investigadores decidieron utilizar herramientas avanzadas de dinámica de fluidos computacional en supercomputadoras para profundizar la comprensión de la transmisión y proporcionar una evaluación cuantitativa de cómo los diferentes factores ambientales influyen en las vías de transmisión y el riesgo de infecciones transmitidas por el aire.
Se informó ampliamente sobre un brote en un restaurante en China como una fuerte evidencia de la transmisión de COVID-19 inducida por el flujo de aire. Pero carecía de una investigación detallada sobre cómo ocurrió exactamente la transmisión.
¿Por qué algunas personas se infectaron y otras dentro de la misma área no? ¿Qué papel específico jugaron la ventilación y el aire acondicionado en la transmisión de enfermedades? Explorar estas preguntas puede ayudar a desarrollar medidas preventivas más precisas para mejorar nuestra seguridad.
En Physics of Fluids, Jiarong Hong y sus colegas de la Universidad de Minnesota informan sobre el uso de métodos de simulación avanzados para capturar los flujos complejos que ocurren cuando el aire frío de los acondicionadores de aire interactúa con la columna caliente de una mesa de comedor y el transporte de carga de virus.
«Nuestra simulación captura varios factores físicos, incluido el flujo de aire turbulento, el efecto térmico, el transporte de aerosoles en turbulencia, la eficiencia de filtración limitada de los acondicionadores de aire, así como la geometría compleja del espacio, todos los cuales juegan un papel en la transmisión aérea», señaló Hong.
Aunque recientemente se han realizado muchos estudios de simulación por computadora de la transmisión aérea de COVID-19, pocos vinculan directamente la predicción de la simulación de dinámica de fluidos computacional de alta fidelidad con los brotes de infección reales reportados a través del rastreo de contactos.
Este trabajo es el primer caso realista simulado y vinculado directamente con la predicción de la simulación.
«Fue habilitado por herramientas computacionales avanzadas utilizadas en nuestra simulación, que pueden capturar los flujos complejos y el transporte de aerosoles y otros factores multifísicos involucrados en un entorno realista», indicó Hong.
Los resultados muestran un vínculo directo notable entre las regiones de alto índice de exposición a aerosoles y los patrones de infección reportados dentro del restaurante, lo que brinda un fuerte apoyo a la transmisión aérea en este brote ampliamente informado.
Al utilizar el análisis de la estructura del flujo y el rastreo en tiempo inverso de las trayectorias de los aerosoles, los investigadores identificaron además dos posibles vías de transmisión que actualmente se pasan por alto: la transmisión causada por aerosoles que se elevan desde debajo de una mesa y la transmisión, debido a aerosoles de reentrada asociados con una eficiencia de filtración limitada acondicionadores de aire.
«Nuestro trabajo destaca la necesidad de más medidas preventivas, como proteger mejor debajo de la mesa y mejorar la eficiencia de filtración de los acondicionadores de aire», dijo Hong. «Más importante aún, nuestra investigación demuestra la capacidad y el valor de las herramientas de simulación por computadora de alta fidelidad para la evaluación del riesgo de infecciones transmitidas por el aire y el desarrollo de medidas preventivas eficaces».
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