Modelo matemático ayuda a predecir el riesgo de transmisión de COVID-19 en un vagón de tren

Los investigadores han demostrado cómo las enfermedades transmitidas por el aire, como la COVID-19, se propagan a lo largo de un vagón de tren y descubrieron que no existe un “lugar más seguro” para que los pasajeros minimicen el riesgo de transmisión.

Esperamos que esta investigación le dé a la gente una idea de los tipos de riesgo de enfermedades transmitidas por el aire en el transporte público”.

Rick de Kreij

Los investigadores, de la Universidad de Cambridge y el Imperial College de Londres, desarrollaron un modelo matemático para ayudar a predecir el riesgo de transmisión de enfermedades en un vagón de tren y descubrieron que, en ausencia de sistemas de ventilación efectivos, el riesgo es el mismo a lo largo de todo el trayecto. del carruaje

El modelo, que fue validado con un experimento controlado en un vagón de tren real, también muestra que las máscaras son más efectivas que el distanciamiento social para reducir la transmisión, especialmente en trenes que no están ventilados con aire fresco.

Los resultados, publicados en la revista Aire Interiordemuestran lo difícil que es para las personas calcular el riesgo absoluto y lo importante que es para los operadores de trenes mejorar sus sistemas de ventilación para ayudar a mantener a los pasajeros seguros.

Dado que el COVID-19 se transmite por el aire, la ventilación es vital para reducir la transmisión. Y aunque las restricciones de COVID-19 se han levantado en el Reino Unido, el gobierno continúa destacando la importancia de una buena ventilación para reducir el riesgo de transmisión de COVID-19, así como otras infecciones respiratorias como la influenza.

“Para mejorar los sistemas de ventilación, es importante comprender cómo se propagan las enfermedades transmitidas por el aire en ciertos escenarios, pero la mayoría de los modelos son muy básicos y no pueden hacer buenas predicciones”, dijo el primer autor Rick de Kreij, quien completó la investigación mientras trabajaba en la Universidad de Cambridge. Departamento de Matemática Aplicada y Física Teórica. “La mayoría de los modelos simples asumen que el aire está completamente mezclado, pero no es así como funciona en la vida real.

“Hay muchos factores diferentes que pueden afectar el riesgo de transmisión en un tren: si las personas en el tren están vacunadas, si usan máscaras, qué tan lleno está, etc. Cualquiera de estos factores puede cambiar el riesgo. nivel, razón por la cual observamos el riesgo relativo, no el riesgo absoluto: es una caja de herramientas que esperamos les dé a las personas una idea de los tipos de riesgo de una enfermedad transmitida por el aire en el transporte público”.

Los investigadores desarrollaron un modelo matemático unidimensional (1D) que ilustra cómo una enfermedad transmitida por el aire, como la COVID-19, puede propagarse a lo largo de un vagón de tren. El modelo se basa en un solo vagón de tren con puertas que se cierran en ambos extremos, aunque se puede adaptar para adaptarse a diferentes tipos de trenes o diferentes tipos de transporte, como aviones o autobuses.

El modelo 1D considera la física esencial para el transporte de contaminantes en el aire, sin dejar de ser computacionalmente económico, especialmente en comparación con los modelos 3D.

El modelo se validó mediante mediciones de experimentos controlados de dióxido de carbono realizados en un vagón de tren a escala real, donde se midieron los niveles de CO2 de los participantes en varios puntos. La evolución de CO2 mostró un alto grado de superposición con las concentraciones modeladas.

Los investigadores encontraron que el movimiento del aire es más lento en la parte media de un vagón de tren. “Si una persona infecciosa está en el medio del vagón, es más probable que infecte a las personas que si estuviera parada al final del vagón”, dijo de Kreij. “Sin embargo, en un escenario real, la gente no sabe dónde está una persona infectada, por lo que el riesgo de infección es constante sin importar en qué parte del vagón se encuentre”.

Muchos trenes de cercanías en el Reino Unido se han fabricado para que sean lo más baratos posible en lo que respecta a la comodidad de los pasajeros, obteniendo el máximo número de asientos por vagón. Además, la mayoría de los trenes de cercanías recirculan el aire en lugar de extraer aire fresco del exterior, ya que el aire fresco debe calentarse o enfriarse, lo que es más costoso.

Entonces, si es imposible que los pasajeros sepan si comparten un vagón de tren con una persona infecciosa, ¿qué deben hacer para mantenerse a salvo? “Separe tanto como sea razonablemente posible: el distanciamiento físico no es el método más efectivo, pero funciona cuando los niveles de capacidad están por debajo del 50 por ciento”, dijo de Kreij. “Y use una máscara de alta calidad, que no solo lo protegerá del COVID-19, sino de otras enfermedades respiratorias comunes”.

Los investigadores ahora están buscando extender su modelo 1D a un modelo zonal un poco más complejo, pero aún eficiente energéticamente, donde el flujo transversal se caracteriza en diferentes zonas. El modelo también podría ampliarse para incluir la estratificación térmica, lo que ofrecería una mejor comprensión de la propagación de un contaminante en el aire.

La investigación fue financiada en parte por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas.

Fuente:

Referencia de la revista:

de Kreij, RJB, et al. (2022) Modelado de la transmisión de enfermedades en un vagón de tren utilizando un modelo 1D simple. Aire Interior. doi.org/10.1111/ina.13066.

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.