¿QUÉ PUEDEN HACER LOS INGENIEROS PARA COMBATIR LA PANDEMIA?
por Colectivo Fluidos
(7 julio del 2021)
Hemos estado más de un año bajo la nube de una pandemia que se resiste a desaparecer aún siendo enfrentada con las mejores mentes científicas del mundo. Lo que es más conocido para la mayor parte de la gente son las acciones que realizan los médicos en este enfrentamiento. Ellos junto con los otros trabajadores de la salud como las enfermeras y el resto del personal hospitalario se encuentran en la primera línea del frente para atender a los pacientes. Parte de ellos se están encargando de la aplicación de las vacunas que recibe la ciudadanía. También son conocidos los esfuerzos que realizan los virólogos y los epidemiólogos que estudian la manera en que se contagian las personas con el virus.
Pocas personas, sin embargo, saben acerca de lo que han hecho o pueden hacer los científicos de la física e ingenieros para eliminar el virus que se encuentra fuera del cuerpo humano. El virus que provoca la COVID-19 es transportado por el aire y puede por tanto ser eliminado conforme éste se mueve, con técnicas especiales. Se puede esterilizar el virus en el aire, por ejemplo, utilizando luz ultravioleta (UVC). Otra manera de ayudar a eliminar el virus es mediante la dispersión de desinfectantes químicos en forma de rocío. Igualmente atomizando agua en el ambiente para hacer crecer los aerosoles, y que estos se sedimenten por acción de la gravedad. El filtrado es también una técnica que parece resultar útil. Los filtros HEPA y MERV (High-Efficiency Particulate Air, y Minimum Efficiency Reporting Value, por sus siglas en inglés, respectivamente) pueden eliminar gotas o aerosoles extremadamente pequeños presentes en el aire. Arreglos en forma de cajas prismáticas con filtros en 5 de sus caras, dejando un ventilador para la sexta cara, se pueden ensamblar muy fácilmente para tales efectos.
Por otro lado, se han planteado técnicas para la detección del virus. Una que no se ha abordado con suficiencia es la que se basa en espectrometría de emisiones para producir fotografías en un espacio de color falso que indica la distribución espacial de la concentración del virus en dicho espacio. Finalmente ese ha sugerido recientemente el monitoreo del nivel de dióxido de carbono como un indicador subrogado para el virus, ya que la concentración de este gas en un esapcio cerrado crece al ser exhalado por las personas existiendo una mayor probabilidad de que el virus sea esparcido por este medio.
El presente artículo se refiere más a la ventilación que constituye generalmente la técnica más fácil y barata para limpiar el aire de los espacios interiores, especialmente cuando el clima en el exterior es benigno. Los estudios de ventilación a escala de una habitación o espacio cerrado son escasos. Estos estudios nos pueden decir por ejemplo qué tanto contribuye la apertura de ventanas para modificar la circulación natural del aire en el espacio y los lugares donde se puede esperar que el virus se estanque o quede atrapado.
La mayoría de las investigaciones acerca del movimiento del aire se realizan a través de las computadoras mediante lo que se conoce como CFD (Computational Fluid Dynamics por sus siglas en inglés). Sin embargo, existen aspectos fundamentales en estos procedimientos que todavía no han sido totalmente resueltos. La principal dificultad se relaciona con la distinción de si el flujo es laminar o es turbulento. Si se trata de este último que posiblemente se presenta la mayor parte de las veces en situaciones prácticas, se tiene que hacer hipótesis acerca de la naturaleza de la turbulencia para poder establecer un problema susceptible de ser resuelto; a esto se le denomina modelo de turbulencia. La solución computacional del flujo de aire en cuestión depende entonces del modelo de turbulencia utilizado.
Un procedimiento más confiable ya sea para verificar lo que se obtiene mediante la computación o para encontrar nuevos esquemas de comportamiento que no pueden ser simulados en la computadora es a través de los experimentos de laboratorio. Sin embargo lo anterior implica el uso de aparatos e instrumentos altamente especializados como el anemómetro de hilo caliente o de láser con efecto Doppler, velocimetría de imágenes de partículas, etc. ; y también el equipo especializado para el procesamiento de datos. Todo esto requiere en ultima instancia un laboratorio de mecánica de fluidos muy bien equipado, lo cual no es común en los laboratorios de investigación. En todo caso las condiciones en un laboratorio no permiten que los experimentos resulten exactamente conforme a lo que sucede en un salón de clase o en otro espacio público.
Se ha logrado algún progreso durante el último año para entender el movimiento del aire y la propagación del virus. La distribución de tamaños de los aerosoles que transportan a los virus ha sido medido, así como el movimiento de los aerosoles generados por las personas al hablar cantar, toser o estornudar. La información recopilada en su mayoría ha superado un área circular de 1,5 m alrededor de un posible transmisor asintomático que solía ser la zona de peligro anterior, y ahora es la región a favor del viento de un transmisor. El patrón de flujo de aire en un lugar particular, y por lo tanto de ventilación, es de gran importancia.