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FLUIDODINÁMICA COMPUTACIONAL Y PROBABILIDAD DE CONTAGIO COVID 10. NORBERTO FUEYO.

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Subido el 17 de enero de 2021 por Jesús P.

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conocer los patrones de flujos de aire en el interior de edificios es una tarea compleja 00:00:00
pero importante para entender la ventilación general de un edificio vamos a comentar muy 00:00:10
brevemente cómo se realizan los trabajos de simulación de dinámica de fluidos computacional 00:00:17
que permiten conocer estos movimientos estos flujos de aire vamos a emplear para ello como 00:00:21
ejemplo el trabajo del arquitecto hamilton díaz está disponible los documentos que se 00:00:28
alojan al final del curso y que ya hemos utilizado en nuestro apartado 00:00:32
anteriormente y es un trabajo que se realizó en la 00:00:35
biblioteca de la biblioteca de la escuela técnica superior de arquitectura 00:00:39
de barcelona en este caso pues utilizaron un programa 00:00:44
el diseño de edificios para elaborar un modelo tridimensional 00:00:51
En él se introdujeron datos empíricos. Una vez que se elabora el modelo tridimensional, se introducen datos empíricos como datos meteorológicos, la orientación que determina junto con la trayectoria solar, la tasa de insolación del edificio, datos de ocupación por individuos, tasa metabólica. 00:00:59
y también se introducen algunas medidas directas empíricas mediante aparatos portátiles, como el de la imagen. 00:01:18
Se introducen datos de temperatura, humedad relativa y velocidad del aire interno y externo, acoplando a este aparato una sonda anemómetro. 00:01:28
También miden la concentración de dióxido de carbono, en este caso con otro aparato diferente, 00:01:38
y localizan los puntos de muestreo en la planta del edificio. 00:01:44
Estos datos se incorporan todos luego en el programa. 00:01:50
Otros datos se simulan, como es el grado de apertura de las ventanas. 00:01:53
Lo importante con todos estos datos, el programa, lo importante son los resultados que ofrece. 00:01:58
Nos permite visualmente conocer el flujo de aire 00:02:07
y como veremos en el trabajo siguiente del doctor Fuello, 00:02:10
permiten comprender mejor ya no solo la ventilación de las olas, sino también la probabilidad de contagio por SARS-CoV-2 en una ola. 00:02:14
Los resultados que se obtienen en este caso, se muestra el flujo de aire en diferentes perspectivas y secciones, 00:02:24
indicando la velocidad del aire en una escala de color. 00:02:33
Con ello se descubre qué zonas son barridas por el aire con mayor eficacia 00:02:36
y en cuáles el aire se realientiza en su velocidad y con ello los aerosoles pueden permanecer más tiempo en esas zonas. 00:02:42
Obsérvese que la velocidad del aire son muy lentas, no son superiores a 2 metros por segundo 00:02:52
y en algunos casos serían totalmente imperceptibles para el tacto humano. 00:02:58
También se obtienen resultados que permiten descubrir comportamientos inesperados, 00:03:06
como es el caso de estas aperturas cenitales de las cajas de iluminación del edificio, 00:03:12
que en vez de comportarse como una salida de aire en verano, por estar de barlovento, 00:03:20
pues en vez de ser una salida de aire por efecto chimenea, en realidad son una entrada, 00:03:25
porque el aire incide directamente sobre ellas. 00:03:29
Hemos dicho que están en la cara de barlovento. 00:03:33
El doctor Norberto Fueyo, del grupo de fluidodinámica numérica del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón, 00:03:51
nos ha permitido comentar y mostraros su muy reciente trabajo, publicado hace solo unos meses, 00:03:59
de título Simulación numérica de la probabilidad de contagio de COVID-19 usando CFD. 00:04:05
Es un trabajo en el que han aplicado las técnicas de fluidodinámica computacional a las aulas 00:04:12
para conocer las probabilidades de contagio. 00:04:16
Os recomendamos encarecidamente la lectura completa de este trabajo por los resultados que obtienen y por las conclusiones que nos muestran. 00:04:20
Un aspecto clave de su trabajo es que han aplicado una ecuación de transporte para determinar la concentración de cuanta en cada punto de la estancia. 00:04:30
Un cuantum es la cantidad de virus que al ser inhalados por una persona genera una probabilidad del 63% de contagio. 00:04:38
Los cuantas los emite, por lo tanto, una persona contagiada y su movimiento en el espacio y en el tiempo lo resuelven con ecuaciones y el resultado es la distribución espacial y temporal de esos cuantas. 00:04:47
Por ejemplo, en un aula, en este caso, de este trabajo, pero bien puede aplicarse a cualquier otro tipo de espacio, comercio, medio de transporte, etc. 00:04:57
El procesado posterior de esa cantidad de cuantas a la que está puesta la persona susceptible permite calcular la probabilidad de contagio. 00:05:05
Bien, el empleo de esta metodología ofrece estimaciones más detalladas de la probabilidad de contagio y puede utilizarse para el estudio de estrategias alternativas de ventilación, como veremos a continuación. 00:05:12
El escenario del estudio es un aula universitaria típica y entre las múltiples conclusiones que obtienen hay una destacada, que es que con las precauciones adecuadas, 00:05:27
la presencia de un contagiado no resulta en un episodio de supercontagio y al contrario indican que es bastante seguro asistir a clase. 00:05:38
Estas precauciones son el uso de mascarillas, la distancia de separación y un aspecto crítico que sería la suficiente o correcta ventilación del aula. 00:05:48
Bueno, vamos con los resultados. Aquí en la imagen de la izquierda veríamos una imagen tridimensional del aula 00:05:56
donde se observan los flujos de aire, esto se ha obtenido mediante simulación 00:06:02
aplicando esta metodología, esta es técnica de fluido dinámica computacional 00:06:08
y a la derecha vemos lo que sería un corte sagital del aula a la altura de las cabezas de los alumnos. 00:06:13
El patrón de flujo en este aula universitaria tendría unas ventanas en la parte posterior 00:06:25
por donde entra el aire y unas puertas en la parte anterior del aula por donde saldría el aire. 00:06:30
Sin embargo, se producen una serie de turbulencias en la bancada que hacen que el aire vaya hacia atrás 00:06:35
precisamente en la zona a la altura de las cabezas de los alumnos. 00:06:40
Los resultados que obtienen, pues para un modelo en el que con esta ventilación de casi 5 renovaciones por hora 00:06:46
y en un aula que tuviese capacidad para 120 estudiantes pero solo estuviese ocupada por 36, 00:06:52
que son los puntos que se indican aquí, pues indica una distribución de los cuanta en el aula 00:06:57
que lo han reflejado con una escala de color. En verde sería prácticamente nulo 00:07:02
y solamente habría probabilidades de contagio en aquellas zonas que fuesen rojas 00:07:07
o han estimado la probabilidad de contagio para unos 50 minutos de clase 00:07:12
y el resultado obtenido en este escenario, en esta situación, con estos parámetros concretos, 00:07:19
es que un alumno situado inmediatamente detrás de la persona contagiada tendría durante esos 50 minutos una probabilidad de contagio de solo el 0,1%. 00:07:25
Todo esto, insistimos, manteniendo estas distancias y con mascarillas. 00:07:35
Si nadie usase mascarilla, la probabilidad de contagio del estudiante más expuesto se multiplicaría por 4. 00:07:42
Bueno, otro escenario, en el mismo espacio, si se anulan dos entradas de aire y una salida, se cierran dos ventanas y se cierra una de las puertas, el flujo de aire en el interior es diferente, sería diagonal, cruzando el aula, y en estas condiciones, pues ahora tendríamos una tasa de renovación de 1,5 renovaciones de aire por hora. 00:07:49
En estos casos se ve que la gama de colores muestra que hay unas posibilidades de contagio superiores que en el caso de un aula bien ventilada, por lo tanto la ventilación es un factor crucial, es un factor crítico para prevenir los contagios. 00:08:15
En otro caso que nos exponen sería cuando la ventilación se reduce a solo 0,25 renovaciones por hora. Este sería el ejemplo de un aula cerrada donde el aire que entra es por infiltraciones, el aire que entra y sale es por infiltraciones, a través de los tambores de las persianas, puertas, rendijas, cualquier fisura que pueda tener el aula. 00:08:31
En este caso, la probabilidad de contagio en algunos asistentes, en algunos alumnos que estuviesen en el aula, sí sería superior al 1% y el patrón de movimiento de aire ahora sería distinto y serían los alumnos que están delante del alumno contagiado los que serían susceptibles de ser contagiados. 00:08:56
En este caso, nos están representando el dato importante que es la distribución de los cuantas 00:09:17
visto en sección a la altura de las cabezas. 00:09:25
Esta imagen sería producto de dar el corte a otra tridimensional que habrían obtenido previamente 00:09:27
mediante la dinámica de fluidos computacional. 00:09:35
Nos muestra un otro ejemplo posterior, que sería el caso en el que la persona que contagiase fuese el profesor, que estuviese en la parte anterior del aula. 00:09:39
En este caso, la probabilidad de contagiar o de emisión de cuanta que tiene un profesor, al hablar, es 10 veces superior a la de un alumno en reposo. 00:09:51
Pero concluyen, como veremos ahora en los resultados, que si se utiliza mascarilla tipo FP y con la distancia y la ventilación adecuada, 00:10:00
pues la probabilidad de transmisión a los alumnos es muy pequeña, como se puede observar en los resultados que obtienen. 00:10:08
Incluso cambiando el flujo de aire dentro del aula, es decir, con entradas desde la puerta y salidas hacia la ventana, 00:10:14
es decir, que el aire en el centro de la aula se dirija hacia los alumnos en estas condiciones descritas, 00:10:22
utilizando mascarilla FP y una distancia adecuada, pues la probabilidad de contagio en los asistentes, en los alumnos, 00:10:26
pues sería prácticamente igual. 00:10:36
Bueno, el profesor Norberto Fueyo nos ofrece aquí en su artículo también un 00:10:38
enlace a una presentación que además actualiza periódicamente y que nos ha 00:10:42
dicho que pueden consultar, que está abierta para su consulta. No se puede 00:10:47
descargar la presentación pero sí para la consulta y ya os digo que la 00:10:53
actualizan periódicamente. Bueno, pues recomendamos también su visita y su 00:10:57
lectura porque son trabajos ahora mismo bastante importantes. 00:11:03
Autor/es:
Jesús Pérez Redondo
Subido por:
Jesús P.
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Fecha:
17 de enero de 2021 - 20:40
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ISMIE
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11′ 22″
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1.78:1
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