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La simulación digital revela que las medidas de distanciamiento social son insuficientes contra COVID-19

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La simulación digital se ha convertido en un proceso normal en el mundo de la ingeniería, pero todavía es bastante raro en el sector médico. El brote de coronavirus, sin embargo, está demostrando el potencial de la modelación digital

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Ansys, el especialista mundial en simulación digital acaba de publicar una serie de estudios que incluyen una simulación de la propagación de las gotas que pueden transmitir el virus. Sus modelos digitales muestran que las medidas de distanciamiento social son insuficientes para ser realmente efectivas. Hemos hablado con Thierry Marchal, Director de la Industria Global y de la Salud de Ansys para averiguarlo

La simulación digital es mucho más aceptada en la ingeniería que en la industria médica. Los gemelos digitales para la concepción y el diseño de motores se han convertido en una práctica común en las industrias automotriz y aeroespacial. Pero el hermanamiento digital no está todavía muy extendido en el sector médico. Sin embargo, el coronavirus está a punto de cambiar eso, según Thierry Marchal, Director de Industria Global y Cuidado de la Salud de Ansys.

Mientras la epidemia llegaba a Europa, dijo, Ansys comenzó a trabajar en una serie de modelos a mediados de febrero, con socios del mundo académico (Universidad Estatal de Oklahoma, Universidad de Eindhoven), grupos industriales (farmacéuticos, médicos, automotrices, aeronáuticos) y reguladores (la FDA en los EE.UU.).

Decidieron publicar sus estudios en marzo cuando consideraron que sus modelos eran lo suficientemente precisos como para dar recomendaciones sobre el distanciamiento social a las autoridades.

Revista DirectIndustry: En la lucha contra la propagación de COVID-19, las medidas de distanciamiento social son importantes. Pero sus modelos digitales muestran que las distancias recomendadas por las autoridades no son lo suficientemente significativas para ser realmente efectivas

Thierry Marchal: De hecho, nuestra simulación digital muestra que las gotas pueden ser expulsadas hasta 28 metros al toser o estornudar. Por lo tanto, la distancia entre 2 personas estáticas debería ser de un mínimo de 2 metros, el doble de la distancia recomendada actualmente. Los corredores deben mantener una distancia de al menos 3 metros y los ciclistas deben mantener una distancia de 10 metros

Revista DirectIndustry: Ansys es conocida por el hermanamiento digital para las industrias automotriz y aeroespacial. ¿Cómo se las arregló para proporcionar un análisis preciso para el sector médico?

Thierry Marchal: Utilizamos nuestro software existente, Fluent, que es un software de mecánica de fluidos que nos permite modelar todos los aspectos del flujo de partículas, la turbulencia, la transferencia de calor y la aerodinámica para aplicaciones industriales. Ya utilizamos este software en el sector de la automoción. En el motor de un coche, hay pistones y pequeñas gotas para una mejor combustión, así que estamos acostumbrados a simular esas gotas digitalmente. Nos asociamos con universidades y profesionales del sector médico para adaptar el software y modelar el flujo de partículas cuando la gente habla o corre. Nos asociamos con la Universidad de Eindhoven para usar uno de los túneles de viento más grandes de Europa que nos permitió comprobar el flujo de partículas de gotitas en el aire y el comportamiento de las gotitas de una persona a otra.

Revista DirectIndustry: ¿Qué desafíos enfrentó al adaptar el software?

Thierry Marchal: En primer lugar, llevamos a cabo estudios de investigación para averiguar el perfil de velocidad del aire que sale de la boca cuando respiramos, estornudamos y tosemos y cómo se dispersan las gotas. Luego, tuvimos que apuntar a los casos más importantes de entre millones de posibles análisis experimentales. Para el corredor, imaginamos 3 casos: a) 2 personas corriendo lado a lado, b) 2 personas corriendo y pasando una a otra y c) 2 personas corriendo una detrás de la otra. Primero pensamos que el caso más preocupante sería cuando las dos personas se pasan la una a la otra. Pero la simulación muestra que debido a la velocidad del corredor (~ 14 km/h), las gotas potencialmente contaminadas de un corredor que respira y/o tose irán detrás de él y alcanzarán fácilmente la cara y la ropa del corredor siguiente. También incorporamos en nuestros modelos el efecto del viento cuando dos personas se hablan. Hemos demostrado que una distancia de 1,80m es buena a menos que haya viento detrás. Nuestros estudios muestran que en el caso de una brisa muy ligera, 1m/s (menos de 4km/h) una distancia de 1,80m ya no es suficiente. Cuando hace viento y quieres hablar con alguien, tienes que comprobar de dónde viene el viento y mantenerte perpendicular al mismo.

Revista DirectIndustry: Así que basado en estos resultados, ahora puede hacer recomendaciones.

Thierry Marchal: La simulación digital tiene la capacidad de modelar y reportar fenómenos muy rápidamente. Proporcionamos información a las autoridades para que puedan entender una situación inmediatamente y tomar las medidas adecuadas. Las autoridades estadounidenses han mostrado interés en nuestro modelo de dispersión de gotas para corredores, y nos pidieron que hiciéramos simulaciones para cuando la gente camina, que es el caso más común. Así que con nuestro socio de la Universidad de Eindhoven, proporcionamos una simulación de la dispersión de partículas cuando la gente camina y podemos ver que sigue siendo peligroso. A un metro, te inundarás con las gotas de otra persona. A 1,80m, el número de gotitas disminuye. Si estás corriendo, no estés a menos de 5 m detrás de otro corredor y si necesitas adelantarte haz un movimiento lateral de 2 m. Cuando corras con un amigo, mantente siempre al mismo nivel. Pero no existe el riesgo cero. En China, encontraron coronavirus en el polvo de un sistema de ventilación. Así que se necesitarán modelos más avanzados para saber qué pasa con las gotas cuando caen. ¿Se convierten en algún tipo de polvo de virus que se mueve? La crisis de COVID-19 es una oportunidad para mostrar la utilidad de la simulación digital. Al igual que las industrias automotriz y aeronáutica utilizan gemelos digitales, el sector de la salud necesitará usarlos más después de que la crisis termine.

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