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Aportes del CFD para la lucha contra el COVID-19: Enfoque en sistemas HVAC.

La pandemia del COVID-19 afectó en gran medida la cotidianidad de todas las personas alrededor del mundo, sin importar su condición social o ubicación geográfica. La mayoría de los países adoptaron medidas drásticas a múltiples escalas para poder combatir este virus y mitigar las tasas de contagio lo más rápido posible. En este sentido, médicos, profesionales de la salud, ingenieros, científicos, institutos de investigación y empresas de tecnología se dieron a la tarea de utilizar sus conocimientos y recursos disponibles para entender cómo funcionan los mecanismos de propagación y contagio por vía áreas, y con ello poder desarrollar sistemas que faciliten su control. En esta publicación se presentan, a modo resumen, algunos trabajos realizados con apoyo del software ANSYS CFD, y que de alguna medida colaboraron con esta tarea.

Las herramientas de simulación computacional, en especial la suite de ANSYS, se han convertido en grandes aliados para la compresión de patrones de flujo de aire en espacios abiertos y cerrados, en la visualización de gotículas de saliva en suspensión cuando estornudamos, hablamos o simplemente respiramos, en la determinación de tiempos de residencia del virus en el aire para diversos escenarios, y hasta para el diseño de mascarillas y sistemas de desinfección. ANSYS Inc. en su página web, Facing COVID-19 Challenges With Our Customers and Partners pone a disposición de todos los interesados un resumen de algunos de los principales aportes que han podido realizar en esta área con apoyo de muchos de sus clientes y empresas aliadas.

  • Cuartos de presión negativa:
En entornos altamente contagiosos, es extremadamente importante minimizar el riesgo para los médicos y el personal de atención médica que atienden a pacientes con COVID-19 positivo. Las salas de presión negativa (NPR, por sus siglas en inglés) pueden ayudar a reducir la exposición del personal de atención médica al virus mientras evalúan a los pacientes. La simulación demuestra diferentes diseños de salas de NPR y permite que los equipos optimicen el diseño de la sala, la ubicación de la ventilación de entrada y la capacidad del ventilador para evitar que las plumas orales y nasales recirculen en la sala.





  • Desinfección:

La descontaminación de habitaciones e instalaciones, ya sea en preparación para pacientes o en lugares donde se ha identificado el virus, ayuda a contener su propagación y también a proteger la salud de las personas vulnerables. La simulación CFD permite visualizar como se pueden dispersar gases y sustancias desinfectantes si se agregan en forma de aerosoles en espacios abiertos y cerrados.








  • Distanciamiento Social:

Estudios de la influencia del viento en las gotas exudadas al toser o estornudar. La simulación demuestra cómo las gotas se propagan rápidamente por el aire y viajan de persona a persona en caso de viento suave, ligero y moderado, con y sin máscara. Las gotitas de la tos se extenderán a la cara, el cuello y la ropa de alguien a un metro de distancia. A dos metros, el riesgo disminuye significativamente porque la gravedad tira de las gotas portadoras al suelo, y así va disminuyendo progresivamente aumenta la distancia.








  • Uso adecuado de mascarillas:

El uso correcto de una mascarilla facial durante un período prolongado puede ser incómodo y causar irritación, sin embargo, es necesario para garantizar la eficacia de la mascarilla.







  • Reducir el riesgo de transmisión con mascarillas de tela:

Las personas están recurriendo a mascarillas faciales de tela reutilizables y caseras como medida de protección para reducir el riesgo de transmisión de COVID-19. Las simulaciones ilustran que las máscaras de tela tienen cierto potencial de limitar la propagación de gotas al estornudar y toser y eliminar el alcance de gotas más grandes y peligrosas. En la parte superior del video anexo puede verse la distancia de proyección de partículas sin uso de mascarillas, y en la sección de abajo su contraste con mascarillas de tela reusables.






Después de poco más de dos años es mucho lo que se ha aprendido sobre el COVID-19, sus métodos de propagación y sobre cómo combatirlo. Sin embargo, aún siguen apareciendo nuevas cepas y otros virus similares, y por ende el trabajo científico de investigación no debe detenerse. En todo caso, siempre es importante poder aprovechar los recursos tecnológicos disponibles, como el uso de simulaciones de dinámica de fluidos computacional con ANSYS CFD para apoyar por ejemplo estudios de gotículas de saliva en el aire y su relación con los posibles sistemas de ventilación y control de enfermedades. 


Para mayor información sobre esta aplicación o productos de simulación computacional ANSYS, visiten:

https://www.semco.com.pe/ansys-software-de-simulacion/  


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