La justificación científica de las medidas sanitarias para evitar el contagio de COVID-19

En el último día del 2019, la Organización Mundial de la Salud (OMS) reportó el primer caso de una persona infectada por el virus SARS-CoV-2. A sólo 16 meses y medio de ese hecho, el número total de infectados a nivel mundial asciende a 159.7 millones y de ésos lamentablemente han fallecido 3.3 millones. 

En nuestro país se han registrado 2.4 millones de personas que han contraído el virus y la contabilidad de fallecidos es de al menos 219 mil casos. En un tiempo récord el virus ha sido propagado por viajeros y mercancías que son transportadas por todo el mundo,  debido a la gran comunicación global. Esto llevó a que varios países restringieran el ingreso de personas y suministros, en una acción sin precedente, con consecuencias económicas desastrosas.

El SARS-CoV-2, es un virus esférico con protuberancias en su superficie, que le da una apariencia de corona y con un diámetro de 0.12 micras (o 120 nanómetros). Gracias a los avances científicos en genética, su código fue dado a conocer solo unas semanas después de su descubrimiento. Además, en un período muy corto, se desarrollaron varias vacunas, que están siendo  producidas por los países más avanzados como, Inglaterra, Estados Unidos, China y Rusia.

Estas medidas se basan en la siguiente observación: una de las vías más importantes de propagación del virus es a través de las gotas de saliva que emite una persona infectada en cualquier actividad respiratoria, hablar, toser o estornudar. En estas acciones, el infectado emite millones de gotas de saliva de diferentes tamaños que contienen el virus y puede infectar a personas sanas a su alrededor o depositar el virus sobre la superficie en su entorno.

Desde el punto de vista de la física, las gotas de saliva, que poseen una masa que depende de su volumen y densidad, al ser expulsadas desde la altura de la boca y con determinada velocidad, se mueven en el aire se acuerdo a las fuerzas que actúan sobre ellas. Las más importantes son las fuerzas de gravedad y de fricción. La de gravedad las atrae hacia el piso y la de fricción se opone a su movimiento con una fuerza que está dirigida en dirección opuesta a su velocidad. La expresión de las fuerza de gravedad es simple y es proporcional a su masa y la atracción de la gravedad; la de fricción no tiene una expresión sencilla y es aproximada por dos términos, lineal y cuadrático en la velocidad. Aunque no es un dato exacto las velocidades con las que son expulsadas las gotas de saliva, son de aproximadamente de 120 km/hr, 60 km/hr, y 30 km/hr al estornudar, toser o hablar. 

Con esta información, se puede calcular numéricamente que tan lejos viajan las gotas y cuánto tiempo permanecen en el aire antes de llegar al suelo.

Así por ejemplo, de los resultados teóricos, se encuentra que una gota con un diámetro  de 0.4 micras tarda en caer al piso 3.8 días y una de 5 micras más de media hora. A las gotas con ese rango de tamaños se les llama aerosoles. Estas son frenadas  inmediatamente por la fuerza de fricción y caen muy lentamente cerca del emisor.  Gotas aún mayores, de 10, 100 y 450 micras, permanecen en el aire 8.82 minutos, 3.28 segundos y 0.68 segundos, cuando una persona estornuda. La distancia que viajan estas gotas es de 1.41 cm, medio metro y 3.75 metros, respectivamente. 

¿Pero de qué tamaño son las gotas que emite un enfermo y en qué cantidades? Expertos en epidemiología han hecho, desde hace muchas décadas, experimentos para obtener esa información. Se han reportado resultados diversos y en ocasiones contradictorios, pero existe el consenso de que el rango de tamaños de las gotas va de 0.4 a 450 micras con un máximo alrededor de 10 micras. En la Figura 1 se muestra el ajuste matemático, en una escala logarítmica, del número de gotas que se expulsan cuando se estornuda, tose o habla. El máximo en la emisión de gotas de saliva es de 400 mil cuando se estornuda, 2 mil  cuando se tose y 80 cuando se habla. 

El otro aspecto tiene que ver con la cantidad de virus que contiene cada gota. Experimentos recientes han demostrado que cada mililitro de saliva contiene aproximadamente 7 millones de virus. Entonces, si conocemos  el tamaño y la cantidad de las gotas de saliva que expulsa un enfermo, se puede calcular que cantidad de virus deposita en el ambiente. 

Para mayor claridad, dividimos el rango de 0.4 a 450 micras en cuatro secciones, los aerosoles (0.4 a 5 micras), las gotas pequeñas (5 a 10 micras), las gotas medianas (10 a 100 micras) y las gotas grandes (100 a 450 micras). El cálculo arroja que, en un estornudo, las gotas medianas llevan una carga viral de 46 millones de unidades y luego le siguen las pequeñas con una cantidad de 16 millones. Por otro lado los aerosoles contribuyen con 5.8 millones y las gotas grandes con 120 mil.

De acuerdo con los cálculos de aerodinámica, las gotas medianas (con la mayor carga viral) permanecen en el aire de 8 minutos y medio a 3 segundos y viajan una distancia máxima de 1 metro. Las gotas pequeñas permanecen en el aire de 33 a 8 minutos y medio, y se desplazan solo unos milímetros de la fuente emisora. En la ausencia de corrientes de aire, los aerosoles pueden mantenerse suspendidos en el aire hasta 4 días y caer a distancias despreciables de la persona que estornuda.

Las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud 

A la luz de los resultados de la física y la epidemiología, revisemos ahora las justificaciones de las recomendaciones de la OMS.

Dado que se ha observado que el contagio es a través de los eventos respiratorios, es importante mantenerse aislado el mayor tiempo posible para evitar el contacto con personas infectadas.

La distancia que viajan la mayoría de las gotas producidas al estornudar, cae dentro de un radio de 1.5 metros; aunque algunas de las gotas más grandes pueden alcanzar hasta 3.5 metros. De aquí la sugerencia de la sana distancia.  Sin embargo, dado que los aerosoles permanecen suspendidos en el aire por tiempos muy largos, esas gotas diminutas pueden ser acarreadas por corrientes de aire, distancias mucho mayores.

Las gotas producidas por una persona enferma caen en un área de 1.5 metros de radio e infectan los objetos dentro de ella. Si, por accidente tocamos esos objetos y nos llevamos las manos a la nariz, boca u ojos, nos podemos auto-infectar. Así que para evitarlo hay que lavarnos las manos con jabón, constantemente o desinfectárnolas con gel que contenga al menos 70 % de alcohol.

Para evitar dispersar los virus, es importante que estornudemos o tosamos sobre nuestro antebrazo. De esta manera las gotas de saliva quedan atrapadas en nuestra ropa.

Para reducir el contagio, es importante evitar aglomeraciones, principalmente en lugares 

cerrados o poco ventilados. Se prohíben actividades donde no se garantice la sana distancia, como asistir al cine, a partidos de futbol, etc. En el caso de viajar en transporte público, se debe de reducir el número de pasajeros.

Solo recientemente, la OMS ha recomendado el uso de mascarillas que protejan nariz y boca.  Esto tiene dos grandes ventajas. La persona sana no inhala aire contaminado por enfermos y a éstos no les permite expulsar virus al entorno. Se ha demostrado que esta medida es una de las más eficaces y algunos países la han adoptado como obligatoria.

Estas son las justificaciones científicas en las que se basan algunas de las recomendaciones sanitarias de la OMS para frenar el contagio y debemos de seguirlas estrictamente.

Autores:

José Luis Morán López es investigador de la División de Materiales Avanzados y Centro Nacional de Supercómputo, IPICYT, joseluis.moran@ipicyt.edu.mx

Alipio Gustavo Calles Martínez es Investigador de la Facultad de Ciencias de la UNAM.

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