Coronavirus: toser hacia abajo reduce la propagación de las gotitas respiratorias

Desde el brote de COVID-19, las gotas de líquido expulsadas del tracto respiratorio han atraído mucha atención porque la dispersión del virus infeccioso en las gotas generadas al hablar, toser y estornudar es una de las principales vías de transmisión del virus. Tienen una amplia gama de tamaños, desde menos de un micrómetro hasta mil micrómetros, como resultado de la atomización y evaporación.

El movimiento de las gotas está determinado por sus diámetros y velocidades iniciales, el flujo de aire para la tos y el flujo de aire ambiental. Las gotas grandes se depositan principalmente hacia abajo, mientras que las gotas pequeñas pueden seguir el movimiento del flujo de aire durante más de 15 minutos.

Científicos elaboraron una simulación de gran remolino (LES) de alta fidelidad para estudiar el transporte de saliva durante la tos en condiciones de interior (aire de fondo estancado) y al aire libre (brisa suave unidireccional), se detectó que la saliva que se filtra a través de la máscara facial en condiciones exteriores puede viajar largas distancias por el flujo turbulento del ambiente.

Las personas sanas pueden infectarse al inhalar gotitas del virus en el aire, incluso con una exposición breve. Por lo tanto, es fundamental comprender la transmisión de gotas en diferentes condiciones de flujo típicas en la vida real para modelar y controlar las epidemias. Se han realizado numerosos estudios que investigan la transmisión de gotitas en varios entornos, como en un inodoro, en un ascensor, en una clínica dental, en un restaurante, en un aula, y en el transporte público.

En un reciente estudio que se publica en la revista AIP Advances especialistas del Laboratorio de Mecánica No Lineal de la Academia de Ciencias de China y la Escuela de Ciencias de la Ingeniería de la misma Universidad han llevado a cabo experimentos de laboratorio en un túnel de agua para investigar la dispersión de gotas exhaladas de una persona que sube o baja las escaleras, con el enfoque particular en dilucidar los efectos de la inestabilidad del flujo sobre la dispersión de las gotas.

Hongping Wang, autor principal del documento, declaró que “se observaron dos patrones diferentes de dispersión de gotas debido a los diferentes flujos de estela. Estos resultados sugieren que debemos toser con la cabeza hacia el suelo para asegurarnos de que la mayoría de las gotas entren en la región de estela”.

Wang y los coautores utilizaron maniquíes impresos en 3D con resina blanca, cada uno con un ángulo de inclinación diferente para representar la orientación que las personas tienen naturalmente al subir escaleras y la que toman hacia atrás cuando bajan.

Después de colocar cada maniquí en el túnel de agua, introdujeron microesferas de vidrio huecas en el túnel. Cuando se iluminaban con láseres, las microesferas de vidrio proporcionaban una forma de visualizar el movimiento del flujo detrás de los maniquíes. Este campo de flujo, a menudo llamado estela, se estudió utilizando una técnica llamada velocimetría de imágenes de partículas. En las simulaciones por computadora, las partículas más bajas que la cabeza y que se mueven hacia el suelo quedaron atrapadas en la estela de cada maniquí y se movieron hacia abajo.

Parecía que las partículas por encima de la cabeza podían moverse a distancias relativamente lejanas horizontalmente como si fueran emitidas desde la parte superior de la cabeza. Para los maniquíes cuyas inclinaciones reflejaban subir escaleras, las partículas se concentraban debajo del hombro y se movían hacia abajo con una corta distancia de recorrido. Para simular una caída, las partículas que se dispersaban sobre la cabeza de la persona se transportaban a una gran distancia.

”El mayor desafío es cómo usar partículas en el agua para simular las gotas en el aire”, explicó el Dr. Wang. El aspecto que más sorprendió a los científicos fue que “las partículas más altas que la cabeza pueden viajar a una distancia mucho más larga que las partículas más bajas que la cabeza debido a la inducción del flujo de estela”, explicó.

En una nueva etapa, Wang y su equipo quieren estudiar los efectos tridimensionales de lo que ocurre cuando las personas reales tosen al caminar en condiciones experimentales.

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