Tercer Milenio
En colaboración con ITA
Simulación numérica
Así se ve la transmisión de la covid en un aula virtual
Investigadores del I3A estiman la probabilidad de transmisión de la enfermedad en espacios cerrados.
Los aerosoles que emitimos al respirar y hablar son un mecanismo relevante en la transmisión de la covid-19, junto con la transmisión por gotas que podemos inhalar o llevarnos a la boca, ojos o nariz tras tocar una superficie. Los aerosoles son gotas muy pequeñas que, al contrario que las gotas más grandes, pueden permanecer mucho tiempo suspendidas en el aire y ser transportadas por este.
El Grupo de Fluidodinámica Numérica, perteneciente al Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A), ha desarrollado una metodología para estimar la probabilidad de transmisión de la covid-19 en espacios cerrados.
La metodología desarrollada, inspirada en los estudios del investigador zaragozano José Luis Jiménez, de la Universidad de Colorado, se basa en la simulación por ordenador del flujo de aire en un espacio de interés, como un aula. La técnica, que se usa habitualmente para estudios de ventilación de espacios, ha sido aplicada por los investigadores del I3A para calcular el movimiento de los aerosoles emitidos por una persona infectada (los quanta) y la probabilidad de contagiar a personas de su entorno.
La metodología proporciona estimaciones más detalladas de la probabilidad que otros modelos existentes, y permite estudiar el impacto de la ventilación de espacios cerrados en la dilución y la evacuación de los aerosoles potencialmente contagiosos.
Por ejemplo, la aplicación a un aula universitaria indica que, con las precauciones adecuadas –uso de mascarillas, distancia de separación y una suficiente ventilación–, la presencia de un contagiado no da como resultado un episodio de supercontagio; al contrario, con estas precauciones es relativamente seguro asistir a una clase o a un examen.
En el futuro, la metodología desarrollada se puede extender para cuantificar el compromiso entre confort (por ejemplo, temperatura en el espacio) y seguridad; y se puede aplicar a otros espacios, como locales de ocio o medios de transporte.
Qué es un quantum
Los estudios de probabilidad de transmisión de una enfermedad transmitida por el aire se basan en el concepto de quantum. Un quantum es la cantidad de virus que, si uno la inhala, tiene un 63% de probabilidad de contagiarse. Una persona contagiada con covid-19 emite, respirando en reposo, del orden de 2 quanta por hora; pero un profesor hablando puede emitir 20 quanta por hora o más (estas cifras dependen de la carga viral y del nivel de actividad del individuo.) Los quanta son arrastrados y diluidos por el aire hasta las posiciones ocupadas por otras personas; cuantos más se inhalen, mayor es la probabilidad de contagiarse. Con el tiempo, los quanta pierden su capacidad de contagiar.
La figura muestra que la probabilidad de que un alumno contagiado transmita la enfermedad es muy baja. Tras 50 minutos de clase, la alumna situada inmediatamente detrás tiene una probabilidad de contagio de alrededor del 0,1%. La probabilidad de contagio del resto es muy inferior. Los alumnos están bien separados: la capacidad del aula es de 120 alumnos, pero solo está ocupada por 36. Todos usan mascarilla (tipo quirúrgica). Y, además, la ventilación del aula es buena: unos 17 litros de aire nuevo por segundo y por persona, equivalente a unas cinco renovaciones completas del aire en el aula cada hora. Si nadie usara mascarilla, la probabilidad de contagio de la estudiante más expuesta se multiplicaría casi por cuatro.
La probabilidad de contagio en el aula mal ventilada es significativamente mayor. La ventilación tiene un efecto sustancial en la distribución de la probabilidad de contagio en el aula. Por ejemplo, si la ventilación, en lugar de ser longitudinal, de ventanas a puertas, fuera en diagonal, con una sola ventana y una sola puerta abiertas en esquinas opuestas, la ventilación disminuiría, para las mismas condiciones ambientales fuera del aula, de unas 5 renovaciones de aire por hora a unas 1,5. Combinado con el peor patrón del flujo de aire en el aula, da como resultado probabilidades de contagio más elevadas en zonas más extensas del aula.
Una profesora contagiada representa un mayor riesgo de transmisión, porque su emisión de quanta al hablar es más de diez veces superior a las de un alumno en reposo. Sin embargo, con el uso de mascarilla (tipo FFP), distancia y ventilación, la probabilidad de transmisión a los alumnos es muy pequeña, incluso en el caso más desfavorable en el que la corriente de ventilación moviera los quanta hacia los alumnos.
Ana Cubero, Norberto Fueyo, Guillermo Güemes Grupo de Fluidodinámica Numérica, Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A)
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