Un nuevo estudio de los patrones de flujo de aire dentro de la cabina de pasajeros de un automóvil ofrece algunas sugerencias para reducir potencialmente el riesgo de transmisión COVID-19 al compartir viajes con otros.

El estudio, por un equipo de investigadores de la Universidad de Brown, utilizó modelos de computadora para simular el flujo de aire dentro de un automóvil compacto con varias combinaciones de ventanas abiertas o cerradas. Las simulaciones mostraron que la apertura de las ventanas (cuantas más ventanas mejor) creaba patrones de flujo de aire que reducían drásticamente la concentración de partículas transportadas por el aire intercambiadas entre un conductor y un solo pasajero. Explotar el sistema de ventilación del automóvil no hizo circular el aire tan bien como algunas ventanas abiertas, los investigadores encontraron.

"Conducir con las ventanas abiertas y el aire acondicionado o la calefacción encendidos es definitivamente el peor escenario, según nuestras simulaciones por ordenador, "dijo Asimanshu Das, estudiante de posgrado en la Escuela de Ingeniería de Brown y coautor principal de la investigación. "El mejor escenario que encontramos fue tener las cuatro ventanas abiertas, pero incluso tener uno o dos abiertos era mucho mejor que tenerlos todos cerrados ".

Das codirigió la investigación con Varghese Mathai, un ex investigador postdoctoral en Brown que ahora es profesor asistente de física en la Universidad de Massachusetts, Amherst. El estudio se publica en la revista Avances de la ciencia .

Los investigadores enfatizan que no hay forma de eliminar el riesgo por completo y, por supuesto, La guía actual de los Centros para el Control de Enfermedades de EE. UU. (CDC) señala que posponer el viaje y quedarse en casa es la mejor manera de proteger la salud personal y comunitaria. El objetivo del estudio fue simplemente estudiar cómo los cambios en el flujo de aire dentro de un automóvil pueden empeorar o reducir el riesgo de transmisión de patógenos.

Los modelos de computadora utilizados en el estudio simulaban un automóvil, vagamente basado en un Toyota Prius, con dos personas adentro:un conductor y un pasajero sentados en el asiento trasero en el lado opuesto al conductor. Los investigadores eligieron esa disposición de los asientos porque maximiza la distancia física entre las dos personas (aunque aún menos de los 6 pies recomendados por los CDC). Los modelos simularon el flujo de aire alrededor y dentro de un automóvil que se movía a 50 millas por hora, así como el movimiento y concentración de aerosoles provenientes tanto del conductor como del pasajero. Los aerosoles son partículas diminutas que pueden permanecer en el aire durante períodos prolongados. Se cree que son una forma de transmisión del virus SARS-CoV-2, particularmente en espacios cerrados.

Parte de la razón por la que abrir las ventanas es mejor en términos de transmisión de aerosol es porque aumenta la cantidad de cambios de aire por hora (ACH) dentro del automóvil, lo que ayuda a reducir la concentración total de aerosoles. Pero ACH fue solo una parte de la historia, dicen los investigadores. El estudio mostró que diferentes combinaciones de ventanas abiertas creaban diferentes corrientes de aire dentro del automóvil que podían aumentar o disminuir la exposición a los aerosoles restantes.

Debido a la forma en que el aire fluye por el exterior del automóvil, La presión de aire cerca de las ventanas traseras tiende a ser más alta que la presión en las ventanas delanteras. Como resultado, el aire tiende a entrar al automóvil por las ventanas traseras y salir por las ventanas delanteras. Con todas las ventanas abiertas esta tendencia crea dos flujos más o menos independientes a cada lado de la cabina. Dado que los ocupantes de las simulaciones estaban sentados en lados opuestos de la cabina, muy pocas partículas terminan siendo transferidas entre los dos. El conductor en este escenario tiene un riesgo ligeramente mayor que el pasajero porque el flujo de aire promedio en el automóvil va de atrás hacia adelante, pero ambos ocupantes experimentan una transferencia de partículas dramáticamente menor en comparación con cualquier otro escenario.

Las simulaciones para escenarios en los que algunas ventanas, pero no todas, están inactivas, arrojaron algunos resultados posiblemente contrarios a la intuición. Por ejemplo, uno podría esperar que abrir las ventanas directamente al lado de cada ocupante podría ser la forma más sencilla de reducir la exposición. Las simulaciones encontraron que, si bien esta configuración es mejor que no tener ninguna ventana abierta, conlleva un mayor riesgo de exposición en comparación con bajar la ventana frente a cada ocupante.

"Cuando las ventanas opuestas a los ocupantes están abiertas, obtienes un flujo que ingresa al auto detrás del conductor, recorre la cabina detrás del pasajero y luego sale por la ventana delantera del lado del pasajero, "dijo Kenny Breuer, profesor de ingeniería en Brown y autor principal de la investigación. "Ese patrón ayuda a reducir la contaminación cruzada entre el conductor y el pasajero".

Es importante tener en cuenta los investigadores dicen, que los ajustes del flujo de aire no sustituyen al uso de mascarillas por parte de ambos ocupantes cuando están dentro de un automóvil. Y los hallazgos se limitan a la posible exposición a aerosoles persistentes que pueden contener patógenos. El estudio no modeló gotas respiratorias más grandes ni el riesgo de infectarse por el virus.

Todavía, Los investigadores dicen que el estudio proporciona información nueva y valiosa sobre los patrones de circulación del aire dentro del compartimiento de pasajeros de un automóvil, algo que antes había recibido poca atención.

"Este es el primer estudio del que tenemos conocimiento que realmente analizó el microclima dentro de un automóvil, ", Dijo Breuer." Hubo algunos estudios que analizaron cuánta contaminación externa entra en un automóvil, o cuánto tiempo permanece el humo del cigarrillo en un automóvil. Pero esta es la primera vez que alguien observa los patrones de flujo de aire en detalle ".

La investigación surgió de un grupo de trabajo de investigación de COVID-19 establecido en Brown para reunir experiencia de toda la Universidad para abordar aspectos muy diversos de la pandemia. Jeffrey Bailey, profesor asociado de patología y medicina de laboratorio y coautor del estudio de flujo de aire, lidera el grupo. Bailey quedó impresionado con la rapidez con la que se realizó la investigación, con Mathai sugiriendo el uso de simulaciones por computadora que podrían hacerse mientras la investigación de laboratorio en Brown se detuvo por la pandemia.

"Este es realmente un gran ejemplo de cómo diferentes disciplinas pueden unirse rápidamente y producir hallazgos valiosos, "Dijo Bailey." Hablé con Kenny brevemente sobre esta idea, y en tres o cuatro días su equipo ya estaba haciendo algunas pruebas preliminares. Esa es una de las mejores cosas de estar en un lugar como Brown, donde la gente está ansiosa por colaborar y trabajar en todas las disciplinas ".