Optimizando las tasas de cambio de aire: un estudio de CFD sobre la mitigación de la transmisión de patógenos en las cabinas de aeronaves
Autores: Benn, Jaydon; Tian, Lin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimizando las tasas de cambio de aire: un estudio de CFD sobre la mitigación de la transmisión de patógenos en las cabinas de aeronaves
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Covid-19
Transmisión de patógenos por vía aérea
Espacios confinados
Cabinas de aviones
Cambios de aire por hora
Dinámica de fluidos computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En medio de la pandemia de COVID-19, comprender la transmisión de patógenos en el aire dentro de espacios confinados se volvió críticamente importante. La liberación de aerosoles infecciosos a través de actividades como respirar, hablar y toser representa riesgos significativos para la salud, especialmente en espacios confinados como las cabinas de los aviones. Este estudio aborda las lagunas en la investigación al evaluar el impacto de los cambios de aire por hora (ACH) en la transmisión de patógenos en una cabina de avión utilizando simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD). Se desarrolló un modelo detallado de diseño asistido por computadora (CAD) que representa la mitad de una sección de cuatro filas de una cabina de Boeing 737, utilizando condiciones de frontera de simetría para optimizar los recursos computacionales mientras se mantiene la precisión. Utilizando ANSYS Fluent 2024, se simularon cuatro escenarios a tasas de ACH de 15, 20, 25 y 30, con patógenos de 4 um inyectados en la cabina desde un único infector. Se analizaron los patrones de flujo de aire y los tiempos de residencia de los patógenos para cada caso. Los resultados indican que ACH 15 presenta el mayor riesgo de transmisión de patógenos, mientras que aumentar el ACH a 20 reduce significativamente este riesgo, con rendimientos decrecientes observados más allá de ACH 20. Así, este estudio subraya la importancia de equilibrar la eficiencia de la ventilación, el consumo de energía y la comodidad de los pasajeros. Los hallazgos proporcionan valiosos conocimientos para optimizar los sistemas de ventilación y mitigar la transmisión aérea en las cabinas de los aviones. La investigación futura debería explorar tasas de ACH más altas, validar su impacto y realizar un estudio de optimización integral para mejorar aún más las medidas de control de infecciones.
Descripción
En medio de la pandemia de COVID-19, comprender la transmisión de patógenos en el aire dentro de espacios confinados se volvió críticamente importante. La liberación de aerosoles infecciosos a través de actividades como respirar, hablar y toser representa riesgos significativos para la salud, especialmente en espacios confinados como las cabinas de los aviones. Este estudio aborda las lagunas en la investigación al evaluar el impacto de los cambios de aire por hora (ACH) en la transmisión de patógenos en una cabina de avión utilizando simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD). Se desarrolló un modelo detallado de diseño asistido por computadora (CAD) que representa la mitad de una sección de cuatro filas de una cabina de Boeing 737, utilizando condiciones de frontera de simetría para optimizar los recursos computacionales mientras se mantiene la precisión. Utilizando ANSYS Fluent 2024, se simularon cuatro escenarios a tasas de ACH de 15, 20, 25 y 30, con patógenos de 4 um inyectados en la cabina desde un único infector. Se analizaron los patrones de flujo de aire y los tiempos de residencia de los patógenos para cada caso. Los resultados indican que ACH 15 presenta el mayor riesgo de transmisión de patógenos, mientras que aumentar el ACH a 20 reduce significativamente este riesgo, con rendimientos decrecientes observados más allá de ACH 20. Así, este estudio subraya la importancia de equilibrar la eficiencia de la ventilación, el consumo de energía y la comodidad de los pasajeros. Los hallazgos proporcionan valiosos conocimientos para optimizar los sistemas de ventilación y mitigar la transmisión aérea en las cabinas de los aviones. La investigación futura debería explorar tasas de ACH más altas, validar su impacto y realizar un estudio de optimización integral para mejorar aún más las medidas de control de infecciones.