Mentre il virus COVID-19 continua a diffondersi in tutto il mondo, studiare il trasporto di aerosol e goccioline all'interno di ambienti diversi può aiutare a stabilire un'efficace, misure basate sulla fisica per la mitigazione dei virus. Uno degli ambienti più importanti per acquisire una rapida comprensione della diffusione del COVID-19 è all'interno dell'aula scolastica.

La distribuzione della velocità di flusso e la dimensione delle particelle sono fondamentali nel trasporto dell'aerosol, che è uno dei principali modi in cui il COVID-19 si diffonde, quando le particelle di aerosol vengono rilasciate durante l'espirazione, parlando, tosse, o starnutire.

In Fisica dei fluidi , I ricercatori dell'Università del New Mexico hanno utilizzato la dinamica computazionale delle particelle fluide per esplorare il trasporto di aerosol all'interno di un modello di classe con aria condizionata. Hanno scoperto che l'apertura delle finestre aumenta la frazione di particelle che escono dal sistema di quasi il 40%, riducendo anche la trasmissione di aerosol tra le persone all'interno.

"Quasi il 70% delle particelle espirate da 1 micron esce dal sistema quando le finestre sono aperte, "ha detto Khaled Talaat, uno degli autori. "E l'aria condizionata rimuove fino al 50% delle particelle rilasciate durante l'espirazione e il parlare, ma il resto si deposita sulle superfici all'interno della stanza e può rientrare nell'aria."

Le particelle vengono trasmesse in quantità significative (fino all'1% delle particelle espirate) tra gli studenti, anche a 2,4 metri (7,8 piedi) di distanza di separazione a causa del flusso d'aria.

"La distribuzione dell'aerosol all'interno della stanza non è uniforme, a causa dell'aria condizionata e della posizione della sorgente, " ha detto Talaat. "La posizione dello studente all'interno della stanza influisce sulla probabilità di trasmettere particelle ad altri e di ricevere particelle".

I ricercatori sono rimasti sorpresi nello scoprire che gli schermi di goccioline di vetro posizionati davanti ai banchi hanno ridotto significativamente la trasmissione di particelle da 1 micron da uno studente all'altro, secondo Talaat.

"Gli schermi non fermano direttamente le particelle da 1 micron, ma influenzano il campo del flusso d'aria locale vicino alla sorgente, che cambia le traiettorie delle particelle, " ha detto. "La loro efficacia dipende dalla posizione della sorgente rispetto ai diffusori dell'aria condizionata".

Per le riaperture scolastiche, il gruppo consiglia di tenere le finestre aperte quando possibile e di installare schermi di vetro davanti alle scrivanie. Gli studenti a più alto rischio di complicanze COVID-19 possono essere seduti dove sono esposti a meno particelle, che dipenderà dalla disposizione dell'aria condizionata all'interno della stanza.

"Nel nostro modello, gli angoli posteriori sono i punti più sicuri, " ha detto Talaat.

Il gruppo sottolinea l'importanza di igienizzare le mani, anche senza contatto con gli effetti personali di altre persone, perché "le particelle possono essere trasmesse da uno studente ai banchi o ai vestiti di altri studenti, eccetera., anche tenendosi separati da una distanza di 2,4 metri, " Egli ha detto.

Il loro lavoro sottolinea anche l'importanza di sistemi di filtrazione e sterilizzazione efficaci all'interno dei condizionatori d'aria.

"Dato il significato dell'aria condizionata, esiste il potenziale per l'ottimizzazione dei sistemi HVAC all'interno delle aule per massimizzare la rimozione delle particelle, fornendo un'adeguata ventilazione, " ha detto Talaat.