Se os instrumentos musicais fossem pessoas, os trompetes seriam super espalhadores. Quando um trompetista sopra no bocal, minúsculas gotículas de ar, os chamados aerossóis, saem da boca do músico, zunem pelo tubo de latão e se espalham no ar.

Durante uma pandemia mortal, quando um músico, sem saber, exala um vírus infeccioso, isso representa um problema potencial para as orquestras. E a trombeta não é o único perigo musical para a saúde.

“Os instrumentos de vento são como máquinas para nebulizar gotículas de ar”, diz Tony Saad, engenheiro químico e especialista em mecânica de fluidos computacional da Universidade de Utah.

Uma mudança simples, mas radical – reorganizar os músicos – poderia reduzir significativamente a formação de aerossol no palco, relatou o Dr. Saad e seus colegas em um novo estudoque foi publicado na Science Advances na quarta-feira.

O trabalho começou no verão passado, quando a Sinfônica de Utah começou a se perguntar se e como eles poderiam se apresentar com segurança novamente.

“Eles estavam procurando pessoas que pudessem fornecer informações sobre estratégias de mitigação nas quais as pessoas acreditariam.” disse James Sutherland, engenheiro químico da Universidade de Utah e co-autor do estudo.

Os pesquisadores criaram um modelo de computador detalhado da sala de concertos da sinfonia e observaram a localização de cada ventilação e a taxa de fluxo de ar através do sistema HVAC.

Em seguida, eles mapearam a posição típica de cada músico. Como a maioria das orquestras modernas, a Sinfonia de Utah posicionou seus músicos em um padrão padrão, com os instrumentos de cordas na frente do palco, seguidos por várias fileiras de instrumentos de madeira e metais – as flautas e oboés, depois os fagotes e clarinetes, e então as trombetas e trompas francesas. Os trombones e bateria foram posicionados bem no fundo do palco.

Para modelar a propagação de aerossóis durante um show, eles têm pesquisa atual dirigido por Jiarong Hong, engenheiro mecânico da Universidade de Minnesota. Trabalhando com a Orquestra de Minnesota, Dr. Hong e seus colegas mediram a concentração e o tamanho das partículas de aerossol emitidas por vários instrumentos de sopro. (Entre suas descobertas, trompete, trombone baixo e oboé representaram o maior risco.)

Com esses parâmetros, Dr. Saad e Dr. Sutherland fez simulações computacionais de dinâmica de fluidos para modelar como o ar e os aerossóis fluiriam pela sala de concertos de Utah se todos os músicos estivessem tocando.

A simulação revelou padrões complexos de fluxo de ar. Em geral, o ar fluía das aberturas de ventilação no teto para as aberturas de retorno de ar no chão na parte de trás do palco. Mas dois redemoinhos diferentes também se formaram, na frente e atrás do palco, eles descobriram. “Você vê essas grandes regiões circulando como um grande tornado”, disse o Dr. Saad.

Os aerossóis podem ficar presos nesses redemoinhos, girar pelo palco e aumentar com o tempo.

As trombetas, que emitiam grandes nuvens concentradas de aerossol, representavam um problema particular. Quando as plumas de aerossol dos instrumentos se espalharam pelas aberturas de ventilação na parte de trás do palco, elas passaram diretamente pela zona de respiração dos bateristas.

“Vimos isso e dissemos: ‘Ok, isso é um grande problema, temos que consertá-lo'”, disse o Dr. Sutherland. “E tendo em vista a compreensão que tivemos sobre como o rio estava se movendo, dissemos: ‘Bem, vamos mover alguns desses instrumentos.'”

Eles sabiam que a ideia poderia ser controversa; Durante décadas, as orquestras foram geralmente arranjadas da mesma maneira, tanto por razões acústicas quanto tradicionais. “Perguntamos a eles no início do projeto: ‘Com quais restrições temos que trabalhar? Podemos mover pessoas? ‘”Disse o Dr. Sutherland. “E eles disseram: ‘Você está fazendo tudo o que acha possível para reduzir o risco.'”

Eles moveram as trombetas todo o caminho de volta para o palco, bem ao lado das recirculações de ar. Em seguida, eles realocaram os outros instrumentos de sopro do centro do palco e os moveram para mais perto das aberturas traseiras ou das portas do palco que sugeriram abrir.

Esses movimentos, a equipe esperava, permitiriam que os aerossóis saíssem direto da sala de concertos, sem passar pelas zonas de respiração de outros músicos ou ficar presos em um vórtice no palco. “Você quer que o fumante se sente perto da janela”, disse o Dr. Saad. “Isso é exatamente o que fizemos aqui.”

Finalmente, eles moveram os instrumentos que não criam aerossóis – o piano e a seção de percussão – para o centro do palco. Juntas, essas otimizações reduziram a concentração média de aerossol nas zonas de respiração dos músicos por um fator de 100, calcularam os pesquisadores.

Embora os padrões exatos de fluxo de ar sejam diferentes em cada local, os princípios gerais devem ser aplicados em todos os lugares, disse a equipe. As orquestras podem reduzir o risco de propagação de aerossol, colocando os instrumentos de maior risco perto de portas abertas e portas de retorno de ar. (Orquestras que não podem fazer seus próprios modelos de computador podem colocar uma máquina de névoa no palco e observar o fluxo da névoa, sugeriram os pesquisadores.)

Dr. Hong, que não participou do estudo de Utah, elogiou o trabalho de modelo. “Não é fácil simular o fluxo em uma sala de orquestra”, disse ele. “Você fez um bom trabalho quando se trata de caracterizar o rio.”

Mas ele se perguntou se mover músicos era realmente uma solução viável. “Trabalhamos junto com os músicos e eles não gostam de ser reorganizados”, disse ele. (Ele observou, no entanto, que “Acho que isso é perfeitamente adequado para uma banda de estudantes.”)

Em vez disso, ele sugeriu uma solução diferente, embora igualmente não convencional: máscaras para os instrumentos. no um estudo recente, ele descobriu que cobrir o sino de uma trombeta com uma única camada de tecido acústico pode reduzir as emissões de partículas em cerca de 60 por cento sem comprometer a qualidade do som.

A Sinfônica de Utah, por outro lado, estava aberta para reconsiderar os assentos. E quando subiu ao palco no outono passado, o fez com as portas do palco abertas e os instrumentos de sopro na popa.

“Foi um grande desafio para os músicos”, disse Steven Brosvik, presidente e CEO da Utah Symphony e da Utah Opera. “Mas todos se envolveram e disseram: ‘Vamos, vamos tentar.'”

Os músicos levaram algumas semanas para se familiarizarem com o novo arranjo e planejam voltar à configuração tradicional dos assentos no outono, disse Brosvik. Mas as simulações deram segurança aos músicos e permitiram que eles voltassem ao palco, ele disse: “Para nós mudou nossas vidas.”

Os pesquisadores ficaram satisfeitos com a disposição dos músicos em abraçar uma solução incomum, embora suas descobertas possam ter atingido alguns instrumentistas mais do que outros. Como o Dr. Sutherland disse: “Tivemos que nos desculpar com as trombetas com antecedência.”

By Gabriel Ana

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