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A pesquisa revela como o fluxo de ar dentro de um carro pode afetar o risco de transmissão do COVID-19
O estudo, realizado por uma equipe de pesquisadores da Brown University, usou modelos de computador para simular o fluxo de ar dentro de um carro compacto com várias combinações de janelas abertas ou fechadas.
Por Brown University - 05/12/2020


Um novo estudo analisa como os padrões de fluxo de ar dentro da cabine de passageiros de um carro podem afetar a transmissão do SARS-CoV-2 e de outros patógenos transportados pelo ar. Usando simulações de computador, o estudo analisou o risco de partículas de aerossol serem compartilhadas entre um motorista e um passageiro em diferentes configurações de janela. Tons mais vermelhos indicam mais partículas. O risco mostrou-se maior com as janelas fechadas (canto superior esquerdo) e diminuindo com cada janela aberta. O melhor caso foi ter todas as janelas abertas (canto inferior direito). Crédito: Breuer lab / Brown University

Um novo estudo dos padrões de fluxo de ar dentro da cabine de passageiros de um carro oferece algumas sugestões para reduzir potencialmente o risco de transmissão COVID-19 ao compartilhar viagens com outras pessoas.

O estudo, realizado por uma equipe de pesquisadores da Brown University, usou modelos de computador para simular o fluxo de ar dentro de um carro compacto com várias combinações de janelas abertas ou fechadas. As simulações mostraram que janelas abertas - quanto mais janelas, melhor - criaram padrões de fluxo de ar que reduziram drasticamente a concentração de partículas transportadas pelo ar trocadas entre um motorista e um único passageiro. Detonar o sistema de ventilação do carro não circulou o ar tão bem quanto algumas janelas abertas, descobriram os pesquisadores.

"Dirigir por aí com as janelas fechadas e o ar-condicionado ou aquecimento ligado é definitivamente o pior cenário, de acordo com nossas simulações de computador", disse Asimanshu Das, estudante de graduação na Escola de Engenharia de Brown e co-autor da pesquisa. "O melhor cenário que encontramos foi ter todas as quatro janelas abertas, mas mesmo tendo uma ou duas abertas era muito melhor do que tê-las todas fechadas."

Das co-liderou a pesquisa com Varghese Mathai, um ex-pesquisador de pós-doutorado na Brown que agora é professor assistente de física na Universidade de Massachusetts, Amherst. O estudo foi publicado na revista Science Advances .

Um estudo publicado hoje na Science Advances analisa como os padrões do fluxo de
ar dentro da cabine de passageiros de um carro podem afetar a transmissão do
SARS-CoV-2 e outros patógenos transportados pelo ar. As simulações produziram
algumas descobertas potencialmente contra-intuitivas. Por exemplo, pode-se esperar que
abrir as janelas diretamente ao lado de cada ocupante seja a maneira mais simples de
reduzir a exposição. As simulações descobriram que, embora essa configuração seja melhor
do que nenhuma janela aberta, ela apresenta um risco de exposição maior em comparação
com baixar a janela em frente a cada ocupante. "Quando as janelas opostas aos ocupantes
estão abertas, você obtém um fluxo que entra no carro atrás do motorista, varre a
cabine atrás do passageiro e sai pela janela dianteira do lado do passageiro", disse
Kenny Breuer, professor de engenharia da Brown e autor sênior da pesquisa. "Esse padrão
ajuda a reduzir a contaminação cruzada entre o motorista e o passageiro."
Crédito: Breuer lab / Brown University

Os pesquisadores enfatizam que não há como eliminar o risco completamente - e, claro, a orientação atual dos Centros de Controle de Doenças dos Estados Unidos (CDC) observa que adiar viagens e ficar em casa é a melhor maneira de proteger a saúde pessoal e comunitária. O objetivo do estudo era simplesmente estudar como as mudanças no fluxo de ar dentro de um carro podem piorar ou reduzir o risco de transmissão de patógenos.

Os modelos de computador usados ​​no estudo simularam um carro, vagamente baseado em um Toyota Prius, com duas pessoas dentro - um motorista e um passageiro sentado no banco de trás, do lado oposto do motorista. Os pesquisadores escolheram esse arranjo de assentos porque maximiza a distância física entre as duas pessoas (embora ainda menos do que os 6 pés recomendados pelo CDC). Os modelos simularam o fluxo de ar ao redor e dentro de um carro se movendo a 50 milhas por hora, bem como o movimento e a concentração de aerossóis vindos do motorista e do passageiro. Aerossóis são partículas minúsculas que podem permanecer no ar por longos períodos de tempo. Eles são considerados uma forma pela qual o vírus SARS-CoV-2 é transmitido, especialmente em espaços fechados.
 
Parte da razão pela qual abrir as janelas é melhor em termos de transmissão de aerossol é porque aumenta o número de trocas de ar por hora (ACH) dentro do carro, o que ajuda a reduzir a concentração geral de aerossóis. Mas ACH foi apenas parte da história, dizem os pesquisadores. O estudo mostrou que diferentes combinações de janelas abertas criavam diferentes correntes de ar dentro do carro que podiam aumentar ou diminuir a exposição aos aerossóis restantes.

À esquerda está uma simulação de computador, à direita uma ilustração gráfica da
mesma situação. Mathai e seus colegas sugerem que, se você não puder abrir todas
as janelas, esta pode ser uma boa disposição dos assentos e cenário de ajuste
das janelas. Crédito: laboratório UMass Amherst / Mathai

Por causa da forma como o ar flui pela parte externa do carro, a pressão do ar perto das janelas traseiras tende a ser maior do que a pressão nas janelas dianteiras. Como resultado, o ar tende a entrar no carro pelas janelas traseiras e sair pelas janelas dianteiras. Com todas as janelas abertas, essa tendência cria dois fluxos mais ou menos independentes em cada lado da cabine. Como os ocupantes nas simulações estavam sentados em lados opostos da cabine, pouquíssimas partículas acabaram sendo transferidas entre os dois. O motorista neste cenário corre um risco ligeiramente maior do que o passageiro porque o fluxo de ar médio no carro vai de trás para a frente, mas ambos os ocupantes experimentam uma transferência de partículas dramaticamente menor em comparação com qualquer outro cenário.

As simulações para cenários em que algumas, mas não todas as janelas estão fechadas, produziram alguns resultados possivelmente contra-intuitivos. Por exemplo, pode-se esperar que abrir as janelas diretamente ao lado de cada ocupante seja a maneira mais simples de reduzir a exposição. As simulações descobriram que, embora essa configuração seja melhor do que nenhuma janela aberta, ela apresenta um risco de exposição maior em comparação com baixar a janela em frente a cada ocupante.

"Quando as janelas opostas aos ocupantes estão abertas, você obtém um fluxo que entra no carro atrás do motorista, varre a cabine atrás do passageiro e sai pela janela do lado do passageiro", disse Kenny Breuer, professor de engenharia da Brown e um autor sênior da pesquisa. "Esse padrão ajuda a reduzir a contaminação cruzada entre o motorista e o passageiro."

É importante observar, dizem os pesquisadores, que os ajustes do fluxo de ar não substituem o uso de máscara por ambos os ocupantes quando dentro de um carro. E as descobertas são limitadas à exposição potencial a aerossóis remanescentes que podem conter patógenos. O estudo não modelou gotículas respiratórias maiores ou o risco de realmente ser infectado pelo vírus.

Ainda assim, os pesquisadores afirmam que o estudo fornece novas percepções valiosas sobre os padrões de circulação de ar dentro do compartimento de passageiros de um carro - algo que tinha recebido pouca atenção antes.

"Este é o primeiro estudo de que temos conhecimento que realmente olhou para o microclima dentro de um carro", disse Breuer. "Houve alguns estudos que observaram quanta poluição externa entra em um carro, ou quanto tempo a fumaça do cigarro permanece em um carro. Mas esta é a primeira vez que alguém olha os padrões de fluxo de ar em detalhes."

A pesquisa surgiu de uma força-tarefa de pesquisa COVID-19 estabelecida em Brown para reunir conhecimento de toda a Universidade para abordar os mais variados aspectos da pandemia. Jeffrey Bailey, professor associado de patologia e medicina laboratorial e co-autor do estudo do fluxo de ar, lidera o grupo. Bailey ficou impressionado com a rapidez com que a pesquisa foi concluída, com Mathai sugerindo o uso de simulações de computador que poderiam ser feitas enquanto a pesquisa de laboratório em Brown fosse interrompida para a pandemia.

"Este é realmente um grande exemplo de como diferentes disciplinas podem se reunir rapidamente e produzir descobertas valiosas", disse Bailey. "Conversei brevemente com Kenny sobre essa ideia e, em três ou quatro dias, sua equipe já estava fazendo alguns testes preliminares. Essa é uma das grandes coisas de estar em um lugar como Brown, onde as pessoas estão ansiosas para colaborar e trabalhar em várias disciplinas. "

 

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