Salud

Si los instrumentos musicales fueran personas, las trompetas serían super esparcidoras. Cuando un trompetista sopla en la boquilla, pequeñas gotitas respiratorias, conocidas como aerosoles, salen de la boca del músico, se mueven a través del tubo de latón y se esparcen por el aire.

Durante una pandemia mortal, cuando un músico podría estar exhalando un virus infeccioso sin saberlo, eso representa un problema potencial para las orquestas. Y la trompeta no es el único peligro musical para la salud.

“Los instrumentos de viento son como máquinas para aerosolizar gotitas respiratorias”, dijo Tony Saad, ingeniero químico y experto en dinámica de fluidos computacional de la Universidad de Utah.

Un cambio simple pero radical, reorganizar a los músicos, podría reducir significativamente la acumulación de aerosoles en el escenario, informaron el Dr. Saad y sus colegas en un nuevo estudio, que fue publicado en Science Advances el miércoles.

El trabajo comenzó el verano pasado, cuando la Sinfónica de Utah comenzó a preguntarse si, y cómo, podrían volver a tocar de manera segura.

“Buscaban personas que pudieran proporcionar información sobre las estrategias de mitigación en las que la gente pudiera tener algo de fe”. dijo James Sutherland, ingeniero químico de la Universidad de Utah y coautor del estudio.

Los investigadores crearon un modelo informático detallado de la sala de conciertos de la sinfónica, observando la ubicación de cada ventilación y la velocidad del flujo de aire a través del sistema HVAC.

Luego mapearon la posición típica de cada músico. La Utah Symphony, como la mayoría de las orquestas modernas, colocó a sus músicos en un patrón estándar, con los instrumentos de cuerda en la parte delantera del escenario, seguidos de varias filas de instrumentos de viento de madera y metal: las flautas y oboes, luego los fagot y clarinetes, y luego las trompetas y los cuernos franceses. Los trombones y la sección de percusión se colocaron en la parte trasera del escenario.

Para modelar la propagación de aerosoles durante un concierto, incorporaron una investigación reciente dirigida por Jiarong Hong, ingeniero mecánico de la Universidad de Minnesota. Trabajando con la Orquesta de Minnesota, el Dr. Hong y sus colegas habían medido la concentración y el tamaño de las partículas de aerosol emitidas por una variedad de instrumentos de viento diferentes. (Entre sus hallazgos: la trompeta, el trombón bajo y el oboe representaron el mayor riesgo).

Con estos parámetros en su lugar, el Dr. Saad y el Dr. Sutherland utilizaron lo que se conoce como simulaciones de dinámica de fluidos computacional para modelar cómo el aire y los aerosoles fluirían a través de la sala de conciertos de Utah cuando todos los músicos estaban tocando.

La simulación reveló patrones complejos de flujo de aire. En general, el aire fluía hacia abajo desde las rejillas de ventilación del techo hasta las rejillas de retorno de aire en el piso en la parte posterior del escenario. Pero descubrieron que también se formaron dos vórtices distintos, en la parte delantera y trasera del escenario. “Ves estas grandes regiones que están recirculando como un gran tornado”, dijo el Dr. Saad.

Los aerosoles pueden quedar atrapados en estos vórtices, girando alrededor y alrededor del escenario y acumulándose con el tiempo.

Las trompetas, que emitían grandes nubes de aerosoles concentrados, plantearon un problema particular. A medida que las columnas de aerosol de los instrumentos viajaban hacia las salidas de aire en la parte posterior del escenario, pasaban directamente a través de la zona de respiración de los percusionistas.

“Vimos esto y dijimos, ‘OK, este es un gran problema, tenemos que resolverlo’”, dijo el Dr. Sutherland. “Y dada la información que teníamos sobre cómo se movía el flujo, dijimos: ‘Bueno, muevamos algunos de estos instrumentos’”.

Sabían que la idea podría ser controvertida; Las orquestas generalmente se han organizado de la misma manera durante décadas, por razones que incluyen tanto la acústica como la tradición. “Les preguntamos cuando comenzamos el proyecto, ‘¿Con qué limitaciones tenemos que trabajar? ¿Podemos mover a la gente? ‘”, Dijo el Dr. Sutherland. “Y me dijeron: ‘Haz todo lo que puedas para mitigar el riesgo’”.

Trasladaron las trompetas al fondo del escenario, justo al lado de las rejillas de ventilación. Luego cambiaron los otros instrumentos de viento del centro del escenario, acercándolos a las rejillas de ventilación traseras oa las puertas del escenario, que sugirieron abrir.

Estos movimientos, esperaba el equipo, permitirían que los aerosoles fluyeran directamente fuera de la sala de conciertos, sin pasar por las zonas de respiración de otros músicos o quedar atrapados en un vórtice en el escenario. “Quiere que el fumador se siente cerca de la ventana”, dijo el Dr. Saad. “Eso es exactamente lo que hicimos aquí”.

Finalmente, trasladaron los instrumentos que no generan aerosoles, el piano y la sección de percusión, al centro del escenario. Juntos, estos ajustes redujeron cien veces la concentración promedio de aerosol en las zonas de respiración de los músicos, calcularon los investigadores.

Aunque los patrones precisos de flujo de aire serán diferentes en cada lugar, los principios generales deben mantenerse en todas partes, dijo el equipo. Las orquestas pueden reducir el riesgo de propagación de aerosoles colocando los instrumentos de mayor riesgo cerca de puertas abiertas y salidas de aire. (Las orquestas que no pueden hacer su propio modelado por computadora podrían poner una máquina de humo en el escenario y rastrear cómo fluye la niebla, sugirieron los investigadores).

El Dr. Hong, que no participó en el estudio de Utah, elogió el trabajo de modelado. “Simular el flujo dentro de una sala de orquesta no es fácil”, dijo. “Hicieron un trabajo hermoso en términos de caracterizar el flujo”.

Pero cuestionó si mover músicos era realmente una solución práctica. “Trabajamos estrechamente con los músicos y no les gusta que los reorganicen”, dijo. (Sin embargo, señaló que “para una banda de estudiantes, creo que está perfectamente bien”).

En cambio, propuso una solución diferente, aunque igualmente poco convencional: máscaras, para los instrumentos. En un estudio reciente, descubrió que cubrir la campana de una trompeta con una sola capa de tejido acústico podría reducir las emisiones de partículas en aproximadamente un 60 por ciento sin comprometer la calidad del sonido.

La Sinfónica de Utah, por su parte, se mostró abierta a repensar los asientos. Y cuando subió al escenario el otoño pasado, lo hizo con las puertas del escenario abiertas y los instrumentos de viento en la parte trasera.

“Ese fue un gran desafío para los músicos”, dijo Steven Brosvik, presidente y director ejecutivo de la Sinfónica de Utah y la Ópera de Utah. “Pero todos se lanzaron a ello y dijeron: ‘Vamos, intentémoslo'”.

Los músicos tardaron algunas semanas en sentirse cómodos con la nueva disposición y planean volver a su configuración tradicional de asientos este otoño, dijo Brosvik. Pero las simulaciones dieron tranquilidad a los músicos y les permitieron volver al escenario, dijo: “Para nosotros, fue un cambio de vida”.

Los investigadores estaban satisfechos con la disposición de los músicos a adoptar una solución inusual, aunque sus hallazgos pueden haber afectado más a algunos instrumentistas que a otros. Como dijo el Dr. Sutherland, “Tuvimos que disculparnos con las trompetas de antemano”.