Cuando la pandemia de COVID-19 golpeó al mundo, el profesor Rajneesh Bhardwaj de IIT-Bombay estaba estudiando cómo se evaporaban las gotas para aplicaciones de impresión por inyección de tinta y enfriamiento por aspersión, y su colaborador Amit Agrawal estaba trabajando en dispositivos médicos de punto de puntos. servicio electronico y refrigeracion.

Pero tan pronto como quedó claro que la pandemia se estaba propagando principalmente a través de la tos y los estornudos de las personas infectadas, la pareja comenzó a aplicar sus conocimientos para comprender la evaporación de las gotas respiratorias de las superficies y la propagación de las nubes de tos.

“Nuestros planes eran continuar en el campo de la ingeniería térmica y de fluidos. Sin embargo, la pandemia surgió como una oportunidad para diversificar y explorar otras áreas de investigación. Pensamos en ampliar y aplicar nuestro conocimiento a varias preguntas sin respuesta en el contexto de COVID-19 ”, dijo Agrawal, profesor presidente del Departamento de Ingeniería Mecánica del IIT-Bombay.

Bhardwaj y Agrawal, ambos expertos en el campo de la mecánica de fluidos, dijeron que su comprensión del movimiento de los fluidos les ayudó a modelar cómo se propagó el nuevo coronavirus.

«El aire y el agua son los fluidos más comunes y también los portadores de la mayoría de los virus y bacterias, no es sorprendente que el tema esté jugando un papel importante en la comprensión y el manejo de la pandemia actual», dijo Bhardwaj a PTI.

Numerosos estudios a lo largo de la pandemia COVID-19 han aplicado principios de mecánica de fluidos para proporcionar docenas de información importante sobre la distancia recorrida por gotas respiratorias de diferentes tamaños, la distancia segura entre personas y la efectividad de varios tipos de máscaras para reducir la transferencia de gotitas contaminadas.

Los científicos también investigaron el proceso por el cual las gotas más grandes se evaporaban y luego precipitaban para convertirse en microgotas llamadas aerosoles.

«Durante este proceso, las gotas grandes se depositan en el suelo después de un vuelo corto, mientras que las más pequeñas permanecen en el aire para formar aerosoles más prolongados», explicó Saptarshi Basu, del Instituto Indio de Ciencia (IISc) en Bengaluru.

«En resumen, toda la historia de las gotas que conducen a infecciones es un problema de dinámica de fluidos», dijo a PTI Basu, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica.

Dos estudios de Basu y su equipo, ambos publicados en la revista Physics of Fluids, aplicaron experimentos de dinámica de fluidos para mostrar cómo las gotitas respiratorias se secaron y formaron aerosoles, y cómo se distribuyen las partículas de virus dentro de ellas.

Según el científico del IISc, factores como el comportamiento de las personas que usan máscaras, la distancia social, la densidad de población y el movimiento de las personas contribuyen significativamente a la tasa y gravedad de la infección en una región.

Sin embargo, cree que algunos de los principales contribuyentes incluyen cómo se evaporan las gotas respiratorias después de la eyección, la distancia que viajan y cómo se dispersan.

«Todo lo anterior controla cómo las gotas pueden infectar a otras personas y reglas como la distancia segura a la distancia social», dijo Basu, quien estudia la física de las gotas en aplicaciones que van desde la impresión 3D, la estandarización de superficies, la combustión y la ingeniería biomédica. .

A medida que las economías se abrieron lentamente en todo el mundo después de que se aliviaron los bloqueos y las restricciones de viaje, los científicos e ingenieros también aplicaron la mecánica de fluidos para arrojar luz sobre la propagación interna del coronavirus.

Los científicos, dirigidos por Verghese Mathai, de la Universidad de Massachusetts-Amherst, en los Estados Unidos, realizaron simulaciones por computadora para comprender la propagación del coronavirus en aerosoles dentro de las cabinas de los automóviles.

“Obtuve experiencia industrial con este tipo específico de simulaciones de dinámica de fluidos computacional mientras estuve en India, y mi sugerencia de usar estas simulaciones fue motivada principalmente por el hecho de que no pudimos realizar experimentos debido a solicitudes para quedarnos en casa y la situación la pandemia exigió resultados con un tiempo de respuesta corto ”, dijo Mathai.

Los científicos pudieron aplicar rápidamente los principios utilizados para probar los flujos dentro de un motor de avión y sugerir la forma más segura de prevenir la posible transmisión de COVID-19 cuando las personas viajan en automóviles en un estudio publicado en la revista Science.

«Este es un excelente ejemplo de cómo la pandemia hizo que los investigadores revisaran sus habilidades complementarias y se unieran para trabajar en un tema importante», dijo Mathai.

“Entonces, este enfoque de simulación se puede extender a trenes o autobuses y podemos responder preguntas importantes sobre los flujos de aire y los tipos de partículas de aerosol. También podemos examinar edificios confinados o largas filas de personas y cómo se puede diluir el aire potencialmente cargado de patógenos a su alrededor ”, dijo.

Varios estudios, publicados en la revista Physics of Fluids, ayudaron a predecir cómo se propaga el virus en diferentes condiciones, como temperatura, concentración de dióxido de carbono y humedad.

«Estas predicciones nos permitieron identificar situaciones críticas para la transmisión del virus», explicó Douglas Fontes, de la Universidad de Florida Central, en Estados Unidos.

«Como los modelos representan mejor los fenómenos reales, podemos usarlos para determinar mejores medidas de seguridad para condiciones específicas, personas y tipos de enfermedades», dijo Fontes a PTI.

Según Fontes, futuras simulaciones podrán detallar las propiedades físicas del moco, las estructuras de los tejidos dentro del sistema respiratorio y cómo interactúan entre sí.

«Cuanto mejor sea nuestro conocimiento de las características biológicas asociadas con los eventos respiratorios que transmiten enfermedades, mejor será nuestra capacidad para modelar con precisión cómo se produce la transmisión de la enfermedad mediante la dispersión de gotas», añadió.