Las gotitas respiratorias de la tos o el estornudo viajan más y duran más en climas húmedos y fríos que en climas cálidos y secos, según un estudio sobre física de gotitas realizado por un equipo internacional de ingenieros. Los investigadores incorporaron esta comprensión del impacto del medio ambientefactores sobre la propagación de gotitas en un nuevo modelo matemático que puede usarse para predecir la propagación temprana de virus respiratorios, incluido COVID-19, y el papel de las gotitas respiratorias en esa propagación.
El equipo desarrolló este nuevo modelo para comprender mejor el papel que juegan las nubes de gotas en la propagación de virus respiratorios. Su modelo es el primero que se basa en un enfoque fundamental adoptado para estudiar las reacciones químicas llamado teoría de la tasa de colisión, que analizatasas de interacción y colisión de una nube de gotitas exhaladas por una persona infectada con personas sanas. Su trabajo conecta la interacción humana a escala poblacional con los resultados de su física de microgotas sobre qué tan lejos se propagan las gotitas y qué tan rápido duran.
Sus resultados fueron publicados el 30 de junio en la revista Física de fluidos .
"La forma fundamental básica de una reacción química es que dos moléculas están colisionando. La frecuencia con la que colisionan te dará qué tan rápido progresa la reacción", dijo Abhishek Saha, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de California en San Diego,y uno de los autores del artículo: "Es exactamente lo mismo aquí; la frecuencia con la que las personas sanas entran en contacto con una nube de gotas infectadas puede ser una medida de la rapidez con que se puede propagar la enfermedad".
Descubrieron que, dependiendo de las condiciones climáticas, algunas gotas respiratorias viajan entre 8 pies y 13 pies de distancia de su fuente antes de evaporarse, sin siquiera tener en cuenta el viento. Esto significa que sin máscaras, seis pies de distancia social pueden no ser suficientes paraevitar que las partículas exhaladas de una persona lleguen a otra persona
"La física de las gotas depende significativamente del clima", dijo Saha. "Si estás en un clima más frío y húmedo, las gotas de un estornudo o tos durarán más y se extenderán más que si estás en un lugar seco y calienteclima, donde se evaporarán más rápido. Incorporamos estos parámetros en nuestro modelo de propagación de la infección; por lo que podemos ver, no están incluidos en los modelos existentes ".
Los investigadores esperan que su modelo más detallado para la tasa de propagación de infecciones y propagación de gotas ayude a informar las políticas de salud pública a un nivel más local, y pueda usarse en el futuro para comprender mejor el papel de los factores ambientales en la propagación del virus.
Encontraron que a 35C 95F y 40 por ciento de humedad relativa, una gota puede viajar aproximadamente 8 pies. Sin embargo, a 5C 41F y 80 por ciento de humedad, una gota puede viajar hasta 12 pies. El equipo también descubrió quelas gotas en el rango de 14-48 micras poseen un mayor riesgo ya que tardan más en evaporarse y recorrer distancias más grandes. Las gotas más pequeñas, por otro lado, se evaporan en una fracción de segundo, mientras que las gotas de más de 100 micras se depositan rápidamente en el suelodebido al peso
Esta es una prueba más de la importancia de usar máscaras, que atraparían partículas en este rango crítico.
El equipo de ingenieros de la Escuela de Ingeniería UC San Diego Jacobs, la Universidad de Toronto y el Instituto Indio de Ciencia son todos expertos en la aerodinámica y física de las gotas para aplicaciones que incluyen sistemas de propulsión, combustión o aerosoles térmicos. Dirigieron su atención yexperiencia en las gotas liberadas cuando las personas estornudan, tosen o hablan cuando se hizo evidente que COVID-19 se propaga a través de estas gotas respiratorias. Aplicaron los modelos existentes para reacciones químicas y principios físicos a las gotas de una solución de agua salada: la saliva es alta en sodiocloruro, que estudiaron en un levitador ultrasónico para determinar el tamaño, la propagación y la vida útil de estas partículas en diversas condiciones ambientales.
Muchos modelos de pandemia actuales usan parámetros de ajuste para poder aplicar los datos a toda una población. El nuevo modelo tiene como objetivo cambiar eso.
"Nuestro modelo se basa por completo en los" primeros principios "al conectar leyes físicas que se entienden bien, por lo que casi no hay ajuste involucrado", dijo Swetaprovo Chaudhuri, profesor de la Universidad de Toronto y coautor ". Por supuesto, hacemos suposiciones idealizadas, y hay variabilidades en algunos parámetros, pero a medida que mejoramos cada uno de los submodelos con experimentos específicos e incluyendo las mejores prácticas actuales en epidemiología, tal vez podría ser posible un modelo de pandemia de primeros principios con alta capacidad predictiva ".
Existen limitaciones para este nuevo modelo, pero el equipo ya está trabajando para aumentar la versatilidad del modelo.
"Nuestro siguiente paso es relajar algunas simplificaciones y generalizar el modelo al incluir diferentes modos de transmisión", dijo Saptarshi Basu, profesor del Instituto Indio de Ciencia y coautor. "También se están llevando a cabo una serie de experimentos".para investigar las gotitas respiratorias que se asientan en superficies comúnmente tocadas "
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