Con implicaciones para la transmisión de enfermedades como COVID-19, un grupo de investigadores han descubierto que las conversaciones ordinarias crean un flujo de aire cónico «tipo chorro» que conlleva rápidamente un aerosol de pequeñas gotas salidas de la boca que actúan como un altavoz a través de metros de un espacio interior.

«La gente debe reconocer que tienen un efecto a su alrededor», dijo Howard Stone,el Donald R. Dixon ’69 y Elizabeth W. Dixon Profesora de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en la Universidad de Princeton. «No es sólo alrededor de su cabeza, es a gran escala de metros.»

Aunque los científicos aún no han identificado completamente los mecanismos de transmisión de COVID-19, las investigaciones actuales indican que las personas sin síntomas podrían infectar a otras personas a través de pequeñas gotas “lanzadas” cuando hablan, cantan o ríen. Stone y co-principal investigador Manouk Abkarian, de la Universidad de Montpellier en Francia, querían aprender cómo amplia y rápidamente las gotas en modo aerosol de un orador promedio podría propagarse en un espacio interior.

«Mucha gente ha escrito sobre la tos y los estornudos y el tipo de cosas de las que te preocupas con la gripe», dijo Stone. «Pero esas características están asociadas con síntomas visibles, y con esta enfermedad estamos viendo mucha propagación por personas sin síntomas».

En un artículo publicado el 25 de septiembre en Proceedings of the National Academy of Sciences, los investigadores concluyeron que, para las actividades interiores, las conversaciones normales pueden propagar material exhalado al menos hasta, si no más allá, las directrices de distanciamiento social recomendadas por la Autoridad Mundial de la Salud (1 metro) y los funcionarios estadounidenses (2 metros.) El trabajo examinó el flujo de partículas en un espacio interior sin buena ventilación.

Stone y Abkarian subrayaron 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 aerosolizadas generadas por el habla por sí solos ya como un factor importante para la propagación dirigida.

«Ciertamente destaca la importancia de la ventilación», dijo Stone. «Especialmente si tienes una conversación prolongada.»

Los investigadores también dijeron que, si bien las máscaras no bloquean completamente el flujo de aerosoles, desempeñan un papel crítico en la interrupción del flujo de aire «similar a chorro», evitando el transporte rápido de gotas en grandes tramos de longitud superiores a 30 cm.

«Las máscaras realmente cortan este flujo de tremenda manera», dijo Stone. «Esto identifica por qué (la mayoría) las máscaras juegan un papel importante. Cortaron todo.»

Los investigadores se especializan en la dinámica de fluidos, que describe el movimiento de líquidos y gases. Usando una cámara de alta velocidad, filman el movimiento de una niebla de pequeñas gotas iluminadas por una hoja láser delante de una persona que habla varias frases diferentes adyacentes a la hoja. Las frases iban desde declaraciones cortas como «vamos a vencer al virus corona» a rimas infantiles incluyendo «Peter Piper eligió un picoteo» y «Canta una canción de seis peniques». Los investigadores seleccionaron las frases para incluir diferentes sonidos que afectan a los flujos turbulentos en la exhalación de un orador.

Los investigadores encontraron que los sonidos plosivos como ‘P’ crean bocanadas de aire delante del altavoz, mientras que una conversación crea lo que los investigadores llamaron un «tren de los soplos». Cada soplo crea un pequeño vórtice de aire delante del altavoz, y la interacción de estos vórtices crea un flujo de aire «como un chorro» en forma de cono desde la boca del altavoz. Los investigadores encontraron que este flujo de aire podría fácil y muy rápidamente llevar partículas diminutas lejos del altavoz. Abkarian dijo que incluso una frase corta puede mover las partículas más allá del distanciamiento de 1 metro recomendado 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 habla por 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 hablas durante 30 segundos en voz alta, vas a proyectar aerosoles a más de seis pies en la dirección de tu interlocutor», dijo Stone.

En el artículo, los investigadores encontraron que los aerosoles expulsados durante el habla típicamente alcanzaban la distancia de 2 metros en unos 30 segundos, y sobre esa distancia la concentración de los aerosoles se diluyó a alrededor del 3 por ciento del volumen original. Estaba fuera del alcance del documento decir si la dilución era suficiente para proteger contra la infección, aunque los investigadores señalaron que muchos encontrarán que esta concentración es mayor de lo esperado. Los investigadores dijeron que esperaban que la información pudiera ayudar a los funcionarios de salud pública a tomar esa determinación. También señalaron que las conversaciones más largas tenían el potencial de propagar más material y propagar el virus a una mayor distancia.

«Sin embargo, discusiones más prolongadas y reuniones en espacios confinados significan que el entorno local potencialmente contendrá aire exhalado a una distancia significativamente más larga», escribieron los investigadores.

Los investigadores dijeron que el experimento mostró que una distancia social de 6 pies (2 metros) no funcionó 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 explicarlo en sus cálculos. Los investigadores utilizaron los datos de los experimentos para crear un marco matemático para cuantificar el transporte de gotas desde la boca del orador hasta el área circundante. Señalaron que el trabajo no tiene en cuenta el movimiento de la cabeza o el cuerpo del altavoz y el movimiento del aire de fondo causado por la ventilación y otros altavoces. El análisis de esos factores requeriría un mayor trabajo.

Además de Stone, y Abkarian, los investigadores incluyeron: Simon Méndez de la Universidad de Montpellier; Nan Xue y Fan Yang, estudiantes graduados en ingeniería mecánica y aeroespacial en Princeton. El apoyo al proyecto fue proporcionado en parte por un programa de becas RAPID de la National Science Foundation.