Con implicaciones para la transmisión de enfermedades como COVID-19, los investigadores han descubierto que la conversación ordinaria crea un flujo de aire cónico 'en forma de chorro' que rápidamente transporta un chorro de pequeñas gotas de la boca de un hablante a lo largo de metros de un espacio interior.
"Las personas deben reconocer que tienen un efecto a su alrededor", dijo Howard Stone, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial de Donald R. Dixon '69 y Elizabeth W. Dixon en la Universidad de Princeton.está en la escala de metros. "
Aunque los científicos aún no han identificado completamente los mecanismos de transmisión de COVID-19, la investigación actual indica que las personas sin síntomas podrían infectar a otras a través de pequeñas gotas creadas cuando hablan, cantan o ríen. Stone y el co-investigador principal Manouk Abkarian, de laLa Universidad de Montpellier en Francia, quería saber qué tan amplia y rápidamente el material exhalado por un orador promedio podría extenderse en un espacio interior.
"Mucha gente ha escrito sobre tos y estornudos y el tipo de cosas que le preocupan con la gripe", dijo Stone. "Pero esas características están asociadas con síntomas visibles, y con esta enfermedad estamos viendo una gran cantidad de propagación porpersonas sin síntomas ".
En un artículo publicado el 25 de septiembre en la Actas de la Academia Nacional de Ciencias los investigadores concluyeron que para las actividades interiores, las conversaciones normales pueden esparcir el material exhalado por lo menos, si no más allá, de las pautas de distanciamiento social recomendadas por la Autoridad Sanitaria Mundial 1 metro y los funcionarios de EE. UU. 2 metros. El trabajo examinó la partículaFluir en un espacio interior sin buena ventilación.
Stone y Abkarian enfatizaron que no son expertos en salud pública y no están haciendo recomendaciones médicas. Sin embargo, dijeron que los funcionarios de salud pública deberían considerar el movimiento aerodinámico de partículas en aerosol generadas solo por el habla como un factor importante para la propagación dirigida.
"Ciertamente resalta la importancia de la ventilación", dijo Stone. "Especialmente si tiene una conversación prolongada".
Los investigadores también dijeron que si bien las máscaras no bloquean completamente el flujo de aerosoles, desempeñan un papel fundamental en la interrupción del flujo de aire 'en forma de chorro' de la boca de un hablante, evitando el transporte rápido de gotas en escalas de gran longitud más grandesde 30 cm.
"Las máscaras realmente cortan tremendamente este flujo", dijo Stone. "Esto identifica por qué la mayoría de las máscaras juegan un papel importante. Cortan todo".
Los investigadores se especializan en dinámica de fluidos, que describe el movimiento de líquidos y gases. Usando una cámara de alta velocidad, filman el movimiento de una niebla de gotitas diminutas iluminadas por una lámina láser frente a una persona que dice varias frases diferentes adyacentesLas frases iban desde declaraciones breves como "venceremos al virus de la corona" hasta canciones infantiles como "Peter Piper picó un beso" y "Canta una canción de seis peniques". Los investigadores seleccionaron las frases para incluir diferentes sonidos queafectan los flujos turbulentos en la exhalación de un hablante.
Los investigadores encontraron que los sonidos oclusivos como 'P' crean bocanadas de aire frente al hablante, mientras que una conversación crea lo que los investigadores llamaron un "tren de bocanadas". Cada bocanada crea un pequeño vórtice de aire frente a la persona que habla,y la interacción de estos vórtices crea un flujo de aire en forma de cono 'similar a un chorro' desde la boca del hablante. Los investigadores encontraron que este flujo de aire podría llevar fácilmente y muy rápidamente partículas diminutas lejos del hablante.
Abkarian dijo que incluso una frase corta puede mover las partículas más allá de la distancia de 1 metro recomendada por la Organización Mundial de la Salud en cuestión de segundos.
Los investigadores dijeron que la distancia depende en parte de la duración de la conversación. Alguien que hable durante más tiempo enviará partículas más lejos. Dijeron que la regla de distanciamiento de 6 pies puede no ser una barrera suficiente en un espacio interior sin buena ventilación.
"Si habla durante 30 segundos en voz alta, va a proyectar el aerosol a más de seis pies en la dirección de su interlocutor", dijo Stone.
En el artículo, los investigadores encontraron que los aerosoles expulsados durante el habla generalmente alcanzaban la distancia de 2 metros en aproximadamente 30 segundos, y en esa distancia la concentración de los aerosoles se diluía aproximadamente al 3 por ciento del volumen original. Estaba más allá del alcance del artículo.para decir si la dilución fue suficiente para proteger contra la infección, aunque los investigadores señalaron que muchos encontrarán que esta concentración es más alta de lo esperado. Los investigadores dijeron que esperaban que la información pudiera ayudar a los funcionarios de salud pública a tomar esa determinación.las conversaciones tenían el potencial de difundir más material y propagar el virus a una distancia mayor.
"Sin embargo, las discusiones más extensas y las reuniones en espacios confinados significan que el entorno local potencialmente contendrá aire exhalado a una distancia significativamente mayor", escribieron los investigadores.
Los investigadores dijeron que el experimento mostró que una distancia social de 6 pies 2 metros no funcionaba como una pared para proteger a las personas. Con el tiempo, las conversaciones pueden hacer que el material se mueva más allá de la distancia, particularmente dentro de los edificios.
El tren de bocanadas creado por una conversación provoca un flujo turbulento más complejo que los chorros de aire individuales y los investigadores tuvieron que tener en cuenta en sus cálculos. Los investigadores utilizaron los datos de los experimentos para crear un marco matemático para cuantificar el transporte degotas de la boca del hablante al área circundante. Señalaron que el trabajo no tiene en cuenta el movimiento de la cabeza o el cuerpo del hablante y el movimiento del aire de fondo causado por la ventilación y otros altavoces. Analizar esos factores requeriría más trabajo.
Además de Stone y Abkarian, los investigadores incluyen: Simon Mendez de la Universidad de Montpellier; Nan Xue y Fan Yang, estudiantes graduados en ingeniería mecánica y aeroespacial en Princeton. El apoyo para el proyecto fue proporcionado en parte por un programa de becas RAPID de la National Science Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton, Escuela de Ingeniería . Original escrito por John Sullivan. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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