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¿Cómo se propaga el Covid-19 a través de las gotas de saliva por el aire?

Hace un mes la Organización Mundial de la Salud admitió que es muy probable que se esté menospreciando la transmisión por el aire del nuevo coronavirus, el Covid-19. De llegarse a confirmar lo que muchos expertos creen, el SARS-CoV-2 tendría una incidencia mayor de lo pensado a través de los aerosoles, lo que nos tendría que llevar invitablemente a replantearnos las medidas de distanciamiento social, la efectividad de los sistemas de ventilación y nuestra presencia en espacios compartidos en general.

Pero para que las medidas adoptadas sean eficaces, primero hay que comprender el fondo del asunto: en este caso, la física detrás del comportamiento de las gotas que nuestro sistema respiratorio lanza al exterior. Este es el objetivo de nuevo estudio publicado en la revista « Physics of Fluids», planteado por un grupo de investigadores de la Universidad Heriot-Watt y la Universidad de Edimburgo en el Reino Unido, quienes han creado un modelo matemático delimitando, por un lado, el tamaño de las gotas (que clasifican en pequeñas, intermedias y grandes) y su dispersión.

«La física del flujo de alguien que tose es compleja, involucra chorros turbulentos y evaporación de gotas», explica Cathal Cummins, de la Universidad Heriot-Watt y principal autora del estudio. «Y el aumento de Covid-19 ha revelado las lagunas de nuestro conocimiento sobre su funcionamiento físico y cómo se aplica en las estrategias de transmisión y mitigación».

Modelo matemático simple

Una de esas brechas es la descripción clara y simple de dónde va cada gota una vez que se expulsa. «Nuestra intención era desarrollar un modelo matemático basado en la respiración de una persona que además pudiera explorarse de forma analítica para observar la física detrás de ese gesto», afirma Cummins. También, se tuvo en cuenta que dependiendo de la forma de respiración de una persona, se emiten gotas de diferentes tamaños que, además, no tienen por qué seguir fielmente el flujo del aire.

Es por ello que se recreó matemáticamente un circuito simple en el que una fuente -que sería el aparato respiratorio de una persona- lanza tanto aire como gotas; por otro lado, un «sumidero» o superficie puntual al que llegan tanto el aire como las gotas -receptor-. «Para tener en cuenta sus diferencias de tamaño y densidad, utilizamos la ecuación de Maxey-Riley, que describe el movimiento de una esfera rígida pequeña pero de tamaño finito a través de un fluido». Además, se tuvieron en cuenta los tipos de respiración, ya que no se expulsa la misma cantidad de fluido cuando se respira en reposo que después de hacer deporte, por ejemplo.

Las gotas pequeñas, más peligrosas

A través de un modelo tan «simple», los investigadores apuntan a que las gotas son a la vez aire y fluido, por lo que gracias a esta fórmula se podría predecir cuándo determinadas gotas tendrían rangos de dispersión más o menos cortos o largos. «Nuestro estudio muestra que no hay una relación lineal entre el tamaño de las gotas y el desplazamiento, porque las gotas pequeñas y grandes viajan más lejos que las de tamaño mediano», afirma Felicity Mehendale, coautora y académica de la Universidad de Edimburgo.

Izquierda: caminos de gotitas desde el paciente al dispositivo de extracción: gotitas pequeñas, medianas y grandes. Derecha: Distancia horizontal máxima cubierta por fluido exhalado para varios diámetros de gotas: respiración pesada vs. silenciosa. El punto rojo indica el mínimo global en la distancia recorrida. En este caso, se alcanza el mínimo para gotas de diámetros entre 50 y 80 micras.
Izquierda: caminos de gotitas desde el paciente al dispositivo de extracción: gotitas pequeñas, medianas y grandes. Derecha: Distancia horizontal máxima cubierta por fluido exhalado para varios diámetros de gotas: respiración pesada vs. silenciosa. El punto rojo indica el mínimo global en la distancia recorrida. En este caso, se alcanza el mínimo para gotas de diámetros entre 50 y 80 micras. - Cathal Cummins

Sin embargo, según la investigadora, el problema más desconocido está en las gotas más pequeñas, que podrían «colarse» entre las fibras de las mascarillas. «No podemos menospreciar a las gotas más pequeñas; los trajes de protección personal son una barrera efectiva para las partículas grandes, pero pueden ser menos efectivos por debajo de cierto rango».

Un «extractor» de gotas

Como solución, a Mehendale se le ocurrió la idea de crear un dispositivo extractor que mantendría a los médicos seguros durante muchos de los procedimientos médicos rutinarios en los que se está en contacto con pacientes. Las unidades de extracción, colocadas cerca de las fuentes de gotas -pacientes-, pueden ser neutralizadas si su diámetro es menor que el de un cabello humano.

«Esto tiene implicaciones importantes para la pandemia de Covid-19 -dice Cummins-. Las gotas más grandes serían fácilmente capturadas por el PPE, con mascarillas y protectores. Pero las gotas más pequeñas pueden penetrar algunas formas de PPE, por lo que un extractor podría ayudar a reducir la debilidad en nuestra defensa actual contra COVID-19 y futuras pandemias».

Este modelo matemático también puede servir como base para modelar el impacto en la dispersión de gotas de los sistemas de ventilación existentes dentro de una gama de espacios clínicos y para aplicarse en otras enfermedades que se propaguen por el aire.

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