Con el inicio de la pandemia de la COVID-19 en marzo de 2020, el CSUC puso a disposición de investigadores y grupos de investigación su infraestructura de cálculo para ayudar en la lucha contra el coronavirus.

Uno de los proyectos que más recursos computacionales utilizó fue el de Jordi Pallarés, investigador de mecánica de fluidos en la Universitat Rovira i Virgili (URV), centrado en la modelización de la propagación de las microgotas de fluido cargadas de virus expelidas cuando una persona estornuda o tose en un espacio cerrado.

Recientemente, la revista Physics of fluids ha publicado dos artículos que muestran los resultados de esta investigación llevada a cabo por los investigadores de la URV Jordi Pallarés, Alexandre Fabregat, Ferran Gisbert y Anton Vernet, en colaboración con investigadores de la Universidad de Illinois y de la Universidad de Utah. 

Los dos artículos modelizan la difusión de las microgotas portadoras del virus SARS-CoV-2 expelidas por acontecimientos respiratorios (tos y/o estornudos) haciendo servir métodos de dinámica de fluidos computacional. El primero de los artículos analiza el flujo turbulento generado por un tosido, para determinar como estas partículas de fluidos respiratorios penetran en el entorno y se dispersan.

Los resultados obtenidos por esta simulación numérica directa muestran notables desviaciones comparadas con los modelos teóricos. Los resultados de este análisis pueden ser de gran utilidad para formular nuevos modelos teóricos más acurados que permitan mejorar las predicciones por la dispersión de este tipo de aerosoles y microgotas.

El segundo artículo, que cuenta con la coautoría del también investigador de la URV Josep Anton Ferré, describe la dispersión de las nubes de aerosoles introduciendo en la modelización del problema la evaporación de las microgotas de fluidos respiratorios. Estas microgotas muestran un amplio rango de medida. La dinámica de las partículas de mayor dimensión está básicamente dominada por efectos gravitatorios. Por otro lado, las partículas más pequeñas (aerosoles) pueden mantenerse en suspensión por un largo período de tiempo.

La introducción de los efectos de evaporación de estas partículas revela que el tiempo de residencia de las microgotas de aerosoles de diámetros entre 30-40 micrómetros puede incrementarse, y también su rango de dispersión horizontal. A partir de estimaciones de la concentración de virus en las microgotas se puede obtener un mapa tridimensional de la carga viral entorno del emisor del tosido.

Estos trabajos han requerido más de un millón de horas de cómputo en los nodos estándar de cálculo del CSUC. Esto representa una tercera parte del total de las horas que el CSUC puso a disposición de los investigadores dedicados a la investigación contra la COVID-19. Estas horas computacionales se realizaron entre los meses de julio y octubre de 2020 y hicieron servir el software de dinámica de fluidos computacional NEK5000.