La simulazione della fluidodinamica computazionale – da tempo applicata in ambito industriale, aerospaziale e altri – può aiutare, secondo gli esperti di Dassault Systèmes, a limitare il diffondersi del virus nelle scuole.
La ripresa della didattica in presenza e l’apertura degli istituti scolastici in totale sicurezza è, infatti, uno dei temi attualmente più dibattuti, nonché una delle priorità di ogni Paese. Ripensare gli spazi scolastici e adattare le misure di contenimento sono due fattori determinanti al fine di prevenire la diffusione del virus tra i banchi di scuola e rendere le aule un ambiente più sicuro.
La scuola e la protezione di studenti e docenti destano, infatti, particolare attenzione. La didattica in questo momento è praticata prevalentemente a distanza, ma l’obiettivo per gennaio è quello di consentire il ritorno in aula in sicurezza, nel tentativo di ridurre anche la pressione sui genitori che lavorano e che, al tempo stesso, devono seguire i figli nell’apprendimento da casa. Le famiglie chiedono rassicurazioni in merito alle misure che le scuole adotteranno al fine di proteggere gli studenti quando torneranno sui banchi.
In questo contesto, le soluzioni di analisi fluidodinamica SIMULIA di Dassault Systèmes, basandosi su accurate simulazioni di fluidodinamica computazionale (Computational Fluid Dynamics – CFD) giocano un ruolo fondamentale nel ridurre il fattore di rischio di contagio per gli studenti.
Dalla simulazione tre fattori per frenare la diffusione del virus
Gli esperti di Dassault Systèmes le hanno utilizzate per studiare gli effetti di tre fattori che possono potenzialmente frenare la diffusione del virus e offrire una maggiore sicurezza. Vediamoli insieme.
Uso della mascherina
È stato dimostrato che il COVID-19 si diffonde attraverso le secrezioni dalla bocca e dal naso, che viaggiano nell’aria sotto forma di goccioline di tutte le dimensioni (inclusi i temuti aerosol) prodotte dagli starnuti, dalla tosse e persino parlando. Tutti ormai sappiamo che le mascherine sono un modo molto efficace per impedire a queste goccioline di viaggiare da persona a persona e la simulazione lo ha difatti dimostrato. Alcune scuole, tuttavia, non richiedono agli studenti di indossare la mascherina e, anche laddove previsto, gli studenti sono poi obbligati a toglierla per pranzare. I bambini, potrebbero non rimetterla abbastanza velocemente dopo aver mangiato e in altre occasioni potrebbero toglierla o indossarla nel modo sbagliato. In questi casi, la simulazione può aiutare a comprendere la diffusione del virus nell’aria e quindi a prendere contromisure al fine di mitigare i rischi, ad esempio cambiando la configurazione del sistema di ventilazione.
Sistemi di ventilazione
I sistemi di ventilazione giocano un ruolo fondamentale. Un buon sistema di ventilazione può spingere le goccioline fuori dall’aula prima che si depositino sulle superfici o che vengano inalate da studenti e insegnanti. Può anche aiutare a ridurre al minimo le aree ad alta concentrazione di goccioline, associabili a maggiori rischi di contagio. La simulazione ha mostrato che in un’aula tipica con ventilazione naturale, cioè con finestre aperte e una brezza leggera, il 14% delle goccioline lascia l’aula entro un minuto. La percentuale sale al 20% quando vengono accese delle ventole di aspirazione laterali e al 22% con aspirazioni poste al centro della stanza. La ventilazione forzata, in particolare un efficiente sistema centralizzato di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria, è dunque importante per l’asportazione delle goccioline prima che possano infettare qualcuno. La concentrazione di queste ultime può essere ridotta grazie alla corretta installazione del sistema di ventilazione che diviene fondamentale per controllare i flussi d’aria; un’installazione errata, d’altro canto, rischia di peggiorare ulteriormente la situazione. Questo è stato dimostrato dagli esperti di Dassault Systèmes anche in progetti realizzati con alcuni ospedali in Francia.
Disposizione dei posti a sedere
Di grande importanza è anche la disposizione dei banchi degli studenti e il posizionamento dell’uno rispetto all’altro. Dassault Systèmes ha recentemente svolto uno studio nel quale sono state fatte le seguenti ipotesi:
Una temperatura di 26 gradi nella stanza
Pari probabilità per ogni studente di essere una fonte dell’agente patogeno
La carica virale è di 900 particelle all’ora
Il diametro medio delle particelle è un micron
Contaminazione solo tramite aerosol (piccole goccioline trasportate dall’aria)
Le simulazioni sono state eseguite su tre configurazioni: una con 40 studenti e due con 20 studenti in aula. Utilizzando metodi di analisi all’avanguardia ed effettuando numerose simulazioni, lo studio ha evidenziato come la soluzione ottimale sia quella composta da 20 studenti, nella configurazione mostrata di seguito. Il campo di moto dell’aria nell’aula ha inoltre suggerito una disposizione ideale che tenga conto della ventilazione e del flusso d’aria nell’ambiente specifico, rispetto a quella tradizionale che mira a massimizzare la distanza tra gli studenti. Disposizione che quindi varia di aula in aula.
Utilizzando le soluzioni di simulazione CFD (fluidodinamica computazionale) di SIMULIA, è possibile mitigare il rischio di contagio in classe. Una stanza con 20 studenti, organizzata secondo i risultati della simulazione, con gli aspiratori centrali accesi, è l’ambiente più sicuro – ed è ancora più sicuro se gli studenti indossano delle mascherine.
Sebbene non esista un modo infallibile per garantire al 100% che un individuo non contragga il COVID-19 (salvo l’isolamento totale in un ambiente asettico), la simulazione è in grado di valutare accuratamente un ambiente e consentire di definire la configurazione più sicura possibile fino all’arrivo di un vaccino, non solo nelle classi, ma anche nei luoghi di lavoro e persino negli ospedali. Al fine di limitare il rischio di contagio in ambienti affollati, questo tipo di simulazione può essere realizzato in tempi rapidi sulla soluzione SIMULIA Cloud di Dassault Systèmes.