1. Tema 1:Estados de la Materia
La materia es todo lo que posee masa y ocupa un lugar en el espacio. Ésta podemos
encontrarla en tres fases.
I. Estado Líquido:
Un líquido es un fluido que posee un volumen definido a una temperatura dada,
cualquiera sea el tamaño o la forma del recipiente en el que está contenido. Aunque su
volumen puede disminuir ligeramente al aplicarle una presión muy elevada, un líquido
puede ser considerado incompresible a casi todos los efectos. Así, no hay un cambio
significativo en el volumen del agua cuando su presión varía de 0 atm a 10 atm. Esto
contrasta con el volumen de un gas, que es infinito a presión cero y que varía en un factor
10 cuando la presión pasa de 0 atm a 10 atm.
Propiedades de los líquidos:
Calor de vaporización
Tensión superficial
Acción capilar
Osmosis
Presión negativa
II. Estado Sólido
Un sólido es un objeto rígido que tiende a mantener su
forma cuando se le aplican fuerzas externas. Debido a esta
rigidez, los materiales sólidos se emplean en la construcción
de todas las estructuras complejas que tienen una forma
fija. Existen distintos tipos de sólidos, entre ellos los:
Sólidos Cristalinos: las moléculas están dispuestas
en una red cúbica.
Sólidos no Cristalinos: las moléculas están dispuestas al azar.
III. Estado Gaseoso:
Los gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de éstos, su
volumen tampoco es fijo. También son fluidos, como los líquidos.
2. En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son muy pequeñas. En un
gas el número de partículas por unidad de volumen es también muy pequeño.
Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las
paredes del recipiente que los contiene. Esto explica las propiedades de expansibilidad y
compresibilidad que presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo
que ocupan todo el espacio disponible. La compresibilidad tiene un límite, si se reduce
mucho el volumen en que se encuentra confinado un gas éste pasará a estado líquido.
Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más
energía contra las paredes del recipiente, por lo que aumenta la presión.
Cambios de estado
Entre los cambios físicos más importantes tenemos los cambios de estado, que son
aquellos que se producen por acción del calor.
Podemos distinguir dos tipos de cambios de estado según sea la influencia del
calor: cambios progresivos y cambios regresivos.
Cambios progresivos son los que se producen al aplicar calor.
Estos son: sublimación progresiva, fusión y evaporación.
1) Sublimación progresiva.
Es la transformación directa, sin pasar por otro estado intermedio, de una materia en
estado sólido a estado gaseoso al aplicarle calor.
Ejemplo: Hielo (agua en estado sólido) + temperatura = vapor (agua en estado gaseoso)
3. 2) Fusión.
Es la transformación de un sólido en líquido al aplicarle calor. Es importante hacer la
diferencia con el punto de fusión, que es la temperatura a la cual ocurre la fusión. Esta
temperatura es específica para cada sustancia que se funde.
Ejemplos:
Cobre sólido + temperatura = cobre líquido.
Cubo de hielo (sólido) + temperatura = agua (líquida).
El calor acelera el movimiento de las partículas del hielo, se derrite y se convierte en agua
líquida.
3) Evaporación.
Es la transformación de las partículas de superficie de un líquido, en gas, por la acción
del calor.
Este cambio ocurre en forma normal, a temperatura ambiente, en algunas sustancias
líquidas como agua, alcohol y otras.
Ejemplo. Cuando te lavas las manos y las pones bajo la máquina que tira aire caliente,
éstas se secan. Sin embargo si le aplicamos mayor temperatura la evaporación se
transforma en ebullición.
4) Ebullición.
Es la transformación de todas las partículas del líquido en gas por la acción del calor
aplicado.
En este caso también hay una temperatura especial para cada sustancia a la cual se
produce la ebullición y la conocemos como punto de ebullición.
Ejemplos: El agua tiene su punto de ebullición a los 100º C, alcohol a los 78º C. (el término
hervir es una forma común de referirse a la ebullición).
Cambios regresivos
Estos cambios se producen por el enfriamiento de los cuerpos y también distinguimos tres
tipos que son: sublimación regresiva, solidificación, condensación
1) Sublimación regresiva.
4. Es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a estado sólido, sin pasar por el estado
líquido.
2) Solidificación.
Es el paso de una sustancia en estado líquido a sólido.
Este cambio lo podemos verificar al poner en el congelador un vaso con agua, o los típicos
cubitos de hielo.
3) Condensación.
Es el cambio de estado de una sustancia en estado gaseoso a estado líquido.
Ejemplo: El vapor de agua al chocar con una superficie fría, se transforma en líquido. En
invierno los vidrios de las micros se empañan y luego le corren "gotitas"; es el vapor de
agua que se ha condensado. En el baño de la casa cuando nos duchamos con agua muy
caliente y se empaña el espejo, luego le corren las "gotitas " de agua
Resumen Características físicas de los estados:
Tema 2: Fluidos
Se llaman fluidos al conjunto de sustancias donde existe entre sus moléculas poca
fuerza de atracción, cambiando su forma, lo que ocasiona que la posición que toman sus
moléculas varía, ante una fuerza aplicada sobre ellos, pues justamente fluyen. Los líquidos
toman la forma del recipiente que los aloja manteniendo su propio volumen, mientras que
los gases carecen tanto de volumen como de forma propios.
Los fluidos están conformados por los líquidos y los gases, siendo los segundos mucho
menos viscosos (casi fluidos ideales).
Propiedades
5. Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y características del
mismo tanto en reposo como en movimiento. Existen propiedades primarias y
propiedades secundarias del fluido.
Propiedades de los fluídos
DENSIDAD:
Por definición es la masa por unidad de volumen, teniendo como reciproco el
concepto de volumen específico, que es el volumen ocupado por unidad de masa.
Existen distintos tipos de densidades en los fluidos, como por ejemplo el aire a presión
atmosférica que es de 1,3 kg m-3 o el agua que es casi 1000 veces más grande que la
antes mencionada; la densidad del agua dulce es de 1000 kg m -3 esto se debe porque el
estado líquido es un estado de agregación mucho más compacto que el estado gaseoso.
En síntesis La densidad de cualquier líquido es mayor que la densidad de cualquier gas.
La densidad de los fluidos depende de la temperatura y de la presión (esta relación se
denomina ecuación de estado) teniendo en cuenta que la densidad depende del inverso
de la temperatura, por lo que cualquier aumento en la temperatura disminuye la densidad
en un fluido, aunque en algunos casos esta relación sufre algunas irregularidades.
La densidad del agua no solo depende de la temperatura y presión también puede
variar su densidad dependiendo de la salinidad (Cantidad de sustancias disueltas) en ella,
por lo tanto a mayor cantidad de sustancias disueltas en el agua, mayor será la salinidad y
en consecuencia mayor será su densidad.
VISCOSIDAD:
La viscosidad de un fluido es una de las propiedades mas importantes de los fluidos ya
que determina la resistencia que realizan los fluidos a la deformación por
fuerzastangenciales, es por ello que los fluidos de alta viscosidad presentan cierta
resistencia a fluir, por el contrario los fluidos de baja densidad fluyen con facilidad.
En sí, la viscosidad, depende de cada fluido, de las condiciones en las que se desarrolla
el flujo y del estado de movimiento del fluido.
La viscosidad de un fluido también depende de la temperatura, de esta forma la
viscosidad de un fluido disminuye con la reducción de la densidad que tiene lugar al
aumentar la temperatura.
6. La viscosidad se mide en el sistema internacional como Ns m-2 pero también se puede
expresar en el sistema cgs, que equivale a dscm-2, y se denomina poise,en honor de
Poiseuille o también se puede utilizar el centipoise (cp) = 10-2.
La viscosidad en un fluido da cuenta de la fricción entre dos capas del fluido que se
mueven una respecto de la otra.
TENSIÓN SUPERFICIAL
Es la resistencia de la superficie a su deformación, y esta se produce por la cohesión
interna o fuerzas de cohesión entre las moléculas debido a la atracción que existe entre
ellas. Estacaracterística distingue a los líquidos de los gases. Se mide en el Sistema
Internacional en N m-1 y en el sistema CGS en d cm-1.
En un fluido podemos distinguir 2 regiones:
-Región interior
-Región superficial
Región interior: una molécula en esta región tiene el mismo número de moléculas que la
atraen hacia la derecha, como el mismoel mismo número de moléculas que la atraen
hacia la izquierda, hacia arriba o hacia abajo, por lo tanto la resultante de todas las fuerzas
es cero.
Región superficial: una molécula en esta región tiene una fuerza resultante dirigida hacia
el interior del fluido. Esto hace que para llevar una molécula a la superficie tenga que
realizarse un trabajo, es decir, hay que aportar una energía que evaluada por unidad de
área se conoce como tensión superficial.
REGIÓN SUPERFICIAL
---------------------------------------------------------------------------------
REGIÓN
INTERIOR
7. Para aumentar la superficie de un fluido se debe realizar un trabajo que equivale a
la energía potencial de las moléculas de fluido que han de pasar de la región anterior a la
región superficial.
En la medida que las moléculas de cada fluido tienen distintas fuerzas de
interacción y si se disuelve una sustancia en un fluido , la disolución tiene una tensión
superficial distinta del fluido disolvente .
La capilaridad se relaciona con la tensión superficial
Si dentro de un recipiente lleno de líquido (agua), colocamos un tubo delgado de
vidrio. Observamos que el fluido asciende por el tubo hasta una altura determinada.
Decimos entonces que el fluido asciende por capilaridad.
Este efecto depende de la competición entre dos fuerzas:
-Fuerza de cohesión del líquido
-Fuerza entre el líquido y el solido
Por un lado, la atracción del vidrio hacia las moléculas de agua hace subir el agua
por el tubo, pero por otro lado la resistencia a aumentar la superficie del agua,
consecuencia directa de la tensión superficial, tiende a frenar el ascenso.
La altura (h) del tubo a la que llega el agua es aquella en la que la fuerza debida a la
tensión superficial iguala en magnitud al peso de la columna de agua
Cuando mayor sea la tensión superficial, mayor será el ascenso capilar, y cuando
mayor sea el radio del tubo, menor es el ascenso capilar.
PRESIÓN
Corresponde a la fuerza que ejerce un fluido sobre las superficies o medio que lo rodea, la
presión sobre este puede ser de la aplicación de una fuerza externa o del propio peso del
fluido. Por ende la Presión equivale a LA FUERZA POR UNIDAD DE AREA QUE SE EJERCE
PERPENDICULARMENTE A UNA SUPERFICIE:
P = Fy / A P = Presión
8. A = Área
Fy = Fuerza perpendicular a la superficie
Propiedad 1 de los fluidos: Un fluido en reposo no puede ejercer fuerzas paralelas a una
superficie, esto se debe a la falta de rigidez del fluido, a diferencia de un objeto solido que
se le apliquen fuerzas paralelas este se encontrara en equilibrio con la superficie (siempre
que este resista o no se doble por la presión ejercida) a diferencia del fluido, este
comenzara a fluir debido a su carencia de rigidez, es por esto que el fluido no podrá estar
en reposo si se le aplican fuerzas paralelas, es decir, que un fluido NO posee COEFICIENTE
ESTATICO DE ROZAMIENTO.
*Un fluido en movimiento ejerce una fuerza paralela a una superficie, cuyo
modulo aumenta con la velocidad *
Ejemplo sacado de “Cromer, Física para las ciencias de la vida”: “OBSERVACION: un
lubricante reduce el rozamiento entre dos objetos solidos mediante la introducción de
una delgada capa de fluido, como el aceite, entre sus superficies. Dado que el propio
fluido no puede ejercer fricción estática, el rozamiento entre las superficies se ve
grandemente reducido. El movimiento de las articulaciones del cuerpo esta lubricado por
el fluido sinovial, que da como resultado un coeficiente de fricción estática de solo 0,015.
Este es mucho más pequeño que el que se puede obtener para superficies mecánicas. El
pequeño valor del coeficiente de fricción es absolutamente esencial a causa de las
grandes fuerzas de contacto que se ejercen en las articulaciones.”
Propiedad 2 de los fluidos (Ley de Pascal):
La presión en un fluido en un recipiente en reposo es la misma en todas partes, debido a
que la presión aplicada sobre este se transmite a través de todo el fluido y las paredes del
recipiente que lo contiene, siempre que consideremos al fluido en ausencia de gravedad,
es decir, en ausencia del propio peso del fluido
9. Ecuación de Bernoulli
La ecuación de Bernoulli , describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo
de una línea de corriente. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica
(1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de
circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante
a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres
componentes:
Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.
Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.
Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que
posee.
La siguiente ecuación conocida como "Ecuación de Bernoulli" (Trinomio de Bernoulli)
consta de estos mismos términos.
V = velocidad del fluido en la sección considerada.
g = aceleración gravitatoria
z = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.
P = presión a lo largo de la línea de corriente.
ρ = densidad del fluido.
Esquema del principio de Bernoulli
Tema 3: Flujo o Caudal
(no me llego el word de ninguna de las secciones, por lo que estudien del trabajo que sus
compañeros les faciliten. Entra en la prueba)
10. Tema 4: Teorema de Bernoulli
Mecánica de los fluidos
Mecánica de fluidos, parte de la física que se ocupa de la acción de los fluidos en
reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que
utilizan fluidos.
La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la estática de
fluidos, o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo, y la dinámica de fluidos, que
trata de los fluidos en movimiento.
Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos están la propulsión a chorro, las turbinas,
los compresores y las bombas. La hidráulica estudia la utilización en ingeniería de
la presión del agua o del aceite.
Estática de fluidos o hidrostática:
Una característica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida
sobre cualquier partícula del fluido es la misma en todas direcciones. Si las fuerzas fueran
desiguales, la partícula se desplazaría en la dirección de la fuerza resultante. De ello se
deduce que la fuerza por unidad de superficie —la presión— que el fluido ejerce contra las
paredes del recipiente que lo contiene, sea cual sea su forma, es perpendicular a la pared
en cada punto. Si la presión no fuera perpendicular, la fuerza tendría una componente
tangencial no equilibrada y el fluido se movería a lo largo de la pared.
Dinámica de fluidos o hidrodinámica:
Esta rama de la mecánica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento;
estas leyes son enormemente complejas
La energía de un fluido consta de tres componentes:
* Cinético: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido
* potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea
* Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.
Teorema de Bernoulli
Teorema de Bernoulli, principio físico que implica la disminución de la presión de un fluido
(líquido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad. Fue formulado en 1738 por
el matemático y físico suizo Daniel Bernoulli. El teorema afirma que la energía total de
un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria
11. de flujo. Puede demostrarse que, como consecuencia de ello, el aumento de velocidad del
fluido debe verse compensado por una disminución de su presión.
El teorema se aplica al flujo sobre superficies, como las alas de un avión o las hélices de un
barco. Las alas están diseñadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre
la superficie superior que sobre la inferior, por lo que la presión sobre esta última es
mayor que sobre la superior. Esta diferencia de presión proporciona la fuerza de
sustentación que mantiene al avión en vuelo. Una hélice también es un plano
aerodinámico, es decir, tiene forma de ala. En este caso, la diferencia de presión que se
produce al girar la hélice proporciona el empuje que impulsa al barco. El teorema de
Bernoulli también se emplea en las toberas, donde se acelera el flujo reduciendo el
diámetro del tubo, con la consiguiente caída de presión. Asimismo se aplica en los
caudalímetros de orificio, también llamados venturi, que miden la diferencia de presión
entre el fluido a baja velocidad que pasa por un tubo de entrada y el fluido a alta
velocidad que pasa por un orificio de menor diámetro, con lo que se determina la
velocidad de flujo y, por tanto, el caudal.
Aplicaciones al teorema de Bernoulli
El descubrimiento de bernoulli, respecto a que e smayor la velocidad de un fluido a
medida que disminuye la presión y viceversa, a permitido al hombre encontrarle varias
aplicaciones practicas.
un ejemplo de estas aplicación son las siguientes:
que permiten comprobar que la presión disminuye al aumentar la velocidad.
Coloque un embudo en posición invertida junto a una llave de agua, de tal forma
que salga un chorro regular de agua, coloque una pelota de ping pon en el fondo
del embudo y suéltela, observara que quedara suspendida en la corriente de agua
sin caer, esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstáculo, es
decir, la pelota en este caso, aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella,
disminuyendo su presión.
como la pelota recibe la presión que la atm ejerce sobre ella y esta es mayor que la
que ejerce el agua sobre ella, por lo tanto la pelota no cae.
12. Otra aplicación interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentación
que permite el vuelo de los aviones, al observar la
forma del ala de un avión, vemos que su cara superior
es curvada y la parte inferior es plana. Cuando el avión
esta en movimiento el aire que pasa por la parte
superior del ala lo hace a una mayor velocidad que el
que pasa por la parte inferior, para no retrasar con
respecto a la demás masa de aire. Este aumento de
velocidad en al parte superior, origina la dinámica de
la presión en esa cara, por lo que al ser mayor la presión en la cara inferior, el ala
junto con el avión reciben una fuerza que lo impulsa en forma ascendente,
permitiendo que la aumentar su velocidad pueda sostenerse en el aire.
Tubo de Venturi
Este dispositivo sirve para medir la velocidad de un
liquido que circula a presión dentro de una
tubería, su funcionamiento se basa también en el
teorema de Bernoulli.
Este tubo tiene un estrechamiento como se
observa en la figura, al pasar el liquido por esta
parte, aumenta su velocidad, pero disminuye su
presión. Registrando la presión en la parte mas
alta y en la parte mas agosta por medio de dos
manómetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las áreas de las secciones
transversas, ancha y angosta del tubo de venturi, se puede calcular la velocidad que lleva
un liquido, a través de la tubería por la que circula mediante formulas que se deducen de
Bernoulli.
13. TEMA 5 Y 6 : CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA CIRCULACIÓN SANGUÍNEA Y TEORÍA
BÁSICA DE LA CIRCULACIÓN SANGUÍNEA E INTERRELACIÓN ENTRE PRESIÓN
SANGUÍNEA, FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1. Introducción
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organización y función general del organismo, relacionando la forma con su función.
En un campo más específico buscamos comprender la importancia de la presión
arterial como constante biológica, relacionando sus distintas variables, siendo capaces,
además de poder calcular y registrar cifras de presión arterial, flujo y resistencia, entre
otros.
El sistema cardiovascular consta de una bomba, el corazón, y un sistema de vasos
de distintas características de elasticidad, fuerza contráctil y resistencia al flujo sanguíneo,
dentro de los que encontramos a arterias, arteriolas, vénulas y venas.
Los principios que gobiernan el flujo sanguíneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios básicos de la física que rigen los líquidos en movimiento. Los conceptos
de flujo, presión, resistencia y capacitancia, se aplican al flujo sanguíneo hacia y desde el
corazón y dentro de los vasos sanguíneos. Sin embargo los vasos no son tubos rígidos y la
sangre no es un líquido perfecto, está formada por una parte líquida y por células
sanguíneas, esto hace que su comportamiento a veces se desvíe de los principios físicos
que rigen a los líquidos en movimiento.
2. Características de la circulación
La circulación sanguínea se divide en circulación sistémica y circulación
pulmonar, donde las dos se diferencian en múltiples características
hemodinámicas y funcionales. El circuito pulmonar empieza en la aurícula derecha,
donde llega prácticamente toda la sangre venosa del organismo, pasa al ventrículo
derecho y desde allí es impulsada al territorio alveolar a través de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alvéolos,
14. quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
micrón de espesor. Una vez arterializada, la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la aurícula izquierda, donde se incorpora al circuito mayor. Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominación por sus
características morfológicas y no por el tipo de sangre que conducen.
Pulmones
AD AI
VD VI
Tejidos
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua; de ellos, 25 están en
las células, 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguíneo). Dos litros de agua celular corresponden a los glóbulos sanguíneos. El
volumen de sangre de un adulto es, por tanto, de unos 5 L.
2.1 Partes Funcionales de la circulación:
El sistema cardiovascular está formado por el corazón, que actúa como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo, y los vasos
sanguíneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
15. los tejidos. De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas: el sistema cardíaco y el sistema vascular.
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de: arterias, arteriolas
capilares, vénulas y venas.
La función de las arterias es transportar sangre a una presión elevada a los
tejidos, debido a esto, poseen paredes vasculares fuertes, donde la sangre fluye
con rapidez en las arterias. Son los vasos que salen del corazón. Tienen su origen
en los ventrículos. Todas transportan sangre rica en oxígeno excepto la arteria
pulmonar, que envía sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxígeno.
Las arteriolas son las últimas ramas pequeñas del sistema arterial, y actúan
como conductos de control a través de los cuales la sangre pasa a los capilares.
Poseen una fuerte pared muscular que puede cerrar la arteriola o dilatarla varias
veces, lo que el da la capacidad de alterar enormemente el flujo sanguíneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos.
La función de los capilares es intercambiar líquido, nutrientes, electrolitos,
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el líquido intersticial. Para cumplir
con su función los capilares poseen paredes muy delgadas, compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moléculas pequeñas.
Las vénulas recogen la sangre de los capilares; gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores.
16. Las venas actúan como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazón, además sirven como reservorio fundamental de la sangre.
Poseen paredes delgadas (presión baja)
2.2 Relación de volúmenes sanguíneos, áreas transversales, velocidades del flujo
sanguíneo y presiones en las diferentes porciones de la circulación:
Volúmenes sanguíneos: en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulación.
Circulación pulmonar 9%
Corazón 7%
Arterias 13%
Arteriolas y capilares 7%
Venas, vénulas y senos 64%
venosos
Áreas transversales y velocidades del flujo sanguíneo
Vaso Área transversal
(cm2)
Aorta 2.5
Arterias pequeñas 20
Arteriolas 40
17. Capilares 2500
Vénulas 250
Venas pequeñas 80
Venas 8
La velocidad del flujo sanguíneo es inversamente proporcional a su área
transversal. Esto indica que la velocidad en lugares con mayor área transversal, como los
capilares, tendrían una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo).
Presiones en las diferentes porciones de la circulación
Presiones sanguíneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo.
18. Los gráficos muestran las relaciones entre presión sección transversal,
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3.Teoría básica de la función circulatoria
Regida por tres principios básicos:
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos: Cuando los
tejidos están activos necesitan mucho más flujo sanguíneo que cuando
están en reposo. Sin embargo, el corazón normalmente no puede
aumentar su gasto cardiaco mas de cuatro o siete veces, por lo tanto en
lugar de eso, los micro vasos de cada tejido controlan de forma
continua las necesidades tisulares, como la disponibilidad de oxígeno y
19. de otros nutrientes, la acumulación de dióxido de carbono y de otros
productos de desecho de los tejidos.
Control del Gasto Cardiaco (GC) ejercido por la suma de flujos tisulares
particulares: el corazón responde a las demandas de los tejidos, pero a
menudo necesita la ayuda en forma de señales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguíneo.
Control de Presión Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguíneo local o Gasto Cardiaco: las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma específica por al circulación
(1)
G = ∆ P/ R
El gasto en un vaso es directamente proporcional a la diferencia de presión
existente entre los extremos del vaso e inversamente proporcional a la resistencia
al flujo
La regulación de la función de bombeo del
*Gasto cardiaco: volumen de sangre corazón depende de forma directa de los
expulsado por el ventrículo por minuto valores de la frecuencia cardiaca y del
*Gasto: corresponde al volumen de
líquido que pasa por un área volumen sistólico. En el estudio de la
determinada por unidad de tiempo
(m3/segundo) (1) regulación se diferencian dos tipos: una
regulación intrínseca, en la que intervienen
factores exclusivamente cardíacos, y una regulación extrínseca,
determinada por la acción de factores externos.
20. 4.Presión, flujo y resistencia
El flujo a través de un vaso está determinado por dos factores:
1) La diferencia de presión entre los dos extremos del vaso (“gradiente de
presión”), que es la fuerza que empuja la sangre a través del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a través del vaso, resistencia vascular.
Gradiente de presión Flujo sanguíneo
P1 P2
Resistencia (R)
P1: representa la presión en el origen del vaso
P2: presión del otro extremo
R: resistencia al flujo, es el resultado de la fricción a lo largo de todo el
interior del vaso.
Flujo: puede calcularse mediante la ley de Ohm:
Q: Flujo sanguíneo
Q= ∆P/ R ∆P: diferencia de presión (P1-P2)
R: resistencia
4.1 Flujo sanguíneo:
El flujo sanguíneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulación en un periodo dado. Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto.
El flujo sanguíneo global de la circulación en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mL/minuto, a lo que llamamos gasto cardiaco, ya que
21. como se mencionó anteriormente correspondería a la cantidad de sangre
bombeada por el corazón en cada minuto.
4.1.1 Tipos de flujo:
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras,
según diferentes criterios y según sus diferentes características, este puede
ser:
Flujo laminar: En condiciones fisiológicas, el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar. El fluido se
desplaza en láminas coaxiales o cilíndricas en las que todas las
partículas se mueven sin excepción paralelamente al eje vascular. Se
origina un perfil parabólico de velocidades con un valor máximo en
el eje o centro geométrico del tubo.
La lámina más externa es la más lenta, debido a que está en
contacto con la pared del conducto, y el rozamiento la frena. La
lámina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco más rápido; y
así hasta el centro, donde se halla la columna más veloz de la
corriente. Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las láminas se distribuyen en forma cuadrática.
De esta manera fluye la sangre en nuestros vasos.
Flujo turbulento: En determinadas condiciones el flujo puede
presentar remolinos, se dice que es turbulento. En esta forma de
flujo el perfil de velocidades se aplana y la relación lineal entre el
22. gradiente de presión y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presión.
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el número
de Reynolds (NR), un número adimensional que depende de:
R: radio (m)
V: velocidad media (m/seg)
Densidad (g/cc)
n: viscosidad ( Pascales/seg): se define como la propiedad de los
fluidos, principalmente de los líquidos, de oponer resistencia al
desplazamiento tangencial de capas de moléculas. Según Newton,
resulta del cociente entre la tensión de propulsión (τ) o fuerza de
cizalladura y el gradiente de velocidad (Δν) entre las distintas capas de
líquidos.
4.1.2 Ley de Poiseuille:En flujos laminares que se desarrollan en tubos
cilíndricos, como es en los vasos sanguíneos, se pueden deducir las
relaciones entre la intensidad del flujo, el gradiente de presión y la
resistencia o fuerzas de fricción que actúan sobre las capas de envoltura.
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuación hemodinámica
fundamental en la que se establece:
23. 8 es el factor que resulta de la integración del perfil de la velocidad.
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente
constantes, el flujo viene determinado básicamente por el gradiente de
presión y por el radio. De la ecuación representada, destaca el hecho de
que el radio al estar elevado a la cuarta potencia, se constituye como el
factor más importante. Si suponemos un vaso con un flujo de 1 ml/seg al
aumentar el diámetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 ml/seg, y si el
diámetro aumenta cuatro veces el flujo pasará a ser 256 ml/seg . Por esta
relación se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el
radio del conducto juegan en la regulación del flujo sanguíneo.
La ecuación de Poiseuille está formulada para flujos laminares de
fluidos homogéneos con viscosidad constante, sin embargo, en los vasos
sanguíneos estas condiciones no siempre se cumplen; si la velocidad del
flujo es alta o si el gradiente de presión es elevado, se pueden generar
remolinos o turbulencias que modifican el patrón del flujo. Al producirse
turbulencias se necesitarán gradientes de presión mayores para mantener
el mismo flujo.
4.2 Presión sanguínea:
La presión o tensión arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares. Esta fuerza de empuje es el único
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazón. La presión viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes, si varía cualquiera
de los dos parámetros, la presión se verá modificada.
Tan sólo una tercera parte del volumen sistólico sale de las arterias durante
el periodo de sístole, y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presión arterial. Al terminar la contracción ventricular, las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posición de partida y la presión arterial
empuja la sangre a las arteriolas.
24. 4.2.1 Factores determinantes de la presión arterial:
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la
presión arterial: el volumen de sangre contenido en el aparato
circulatorio y las características de distensibilidad de las paredes
vasculares.
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de
entrada de sangre a las arterias (gasto cardíaco) y el flujo de salida
de sangre de las arterias a los capilares (resistencia periférica).
Cualquier modificación del volumen de sangre arterial representa
simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y
salida. El aumento de gasto cardíaco provoca un incremento en la
presión arterial media. Pasar de un gasto de 5 l/min a uno de 10 l/
min, supone incrementar la presión arterial media de 100 mm Hg a
200 mm Hg.
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia
periférica, la presión arterial igualmente se incrementa.
En conclusión, la presión arterial media depende del gasto cardíaco y de
la resistencia periférica, si ambos parámetros se mantienen constantes,
la presión no se modificará, si la modificación de uno de ellos no es
compensada por el otro, la presión arterial media variará ajustándose a
los nuevos valores.
4.3 Resistencia al flujo sanguíneo:
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso, pero no se
puede medir por ningún medio directo. En su lugar, la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguíneo y la diferencia de presión entre dos puntos del vaso.
La resistencia depende del radio del vaso (poiseuille); si el radio aumenta, la
resistencia disminuye y el flujo aumenta, por lo tanto si el radio disminuye, la
resistencia aumenta y el flujo disminuye.
25. La resistencia al flujo sanguíneo se determina no sólo por el radio de los
vasos sanguíneos sino por la viscosidad de la sangre. La viscosidad depende en su
mayor parte del porcentaje del volumen de la sangre ocupado por los eritrocitos y
por la composición del plasma y la resistencia de las células a la deformación.
4.3.1 Conductancia de la sangre en un vaso y su relación con la resistencia:
Conductancia: se define como la cantidad de sangre que pasa por un punto
determinado del aparato circulatorio por unidad de tiempo por una
diferencia de presión dada.
La conductancia, es la recíproca exacta de la resistencia, de a cuerdo con la
siguiente ecuación:
Conductancia = 1/ Resistencia
5. Efectos de la presión sobre la resistencia vascular y el flujo sanguíneo tisular
Un aumento en la presión arterial produce un gran aumento del flujo
sanguíneo en los diferentes tejidos del organismo. La razón de ello es que un
incremento de la presión arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
26. empujar la sangre a través de los vasos, si no que los destiende al mismo
tiempo, lo que reduce la resistencia vascular.
En el gráfico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguíneo que pueden causar un
aumento o reducción de la
estimulación simpática de los
vasos sanguíneos periféricos. De
esta forma, como se muestra en la
figura, una inhibición de la
estimulación simpática dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguíneo.
Tema 7:Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmón
Gas: este se expande hasta llenar el recipiente en el que está contenido, relacionándose
con el volumen, con la temperatura, la presión y el número de moles.
Las propiedades de la materia en estado gaseoso son:
1. Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar
de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma
la forma de su nuevo recipiente.
2. Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las moléculas se
pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión.
3. Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción intermolecular entre sus
partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.
4. Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional
a la temperatura aplicada.
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1. PRESIÓN
27. Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme
sobre todas las partes del recipiente.
La presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que están
en la superficie terrestre. Se origina del peso del aire que la forma. Mientras más alto se
halle un cuerpo menos aire hay por encima de él, por consiguiente la presión sobre él será
menor.
2. TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es una forma de energía que
podemos medir en unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto
con uno frío, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío.
La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas del
gas. A mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa.
La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin.
3. CANTIDAD
La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos. De
acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad también se expresa mediante el
número de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su
peso molecular.
4. VOLUMEN
Es el espacio ocupado por un cuerpo.
5. DENSIDAD
Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen
molar en litros.
Mecánica de la ventilación pulmonar
La ventilación es la renovación del aire alveolar. El aire entra y sale de los
pulmones como resultado de los cambios de presión en el interior de la cavidad torácica;
los cambios de volumen de los pulmones son pasivos.
La energíapara estos cambios proviene de las contracciones de:
- Diafragma, en la base de la cavidad torácica.
- Músculos de la pared del tórax, principalmente los intercostales externos e
internos, y también los escalenos y el esternocleidomastoideo.
28. Los pulmones, por el contrario, tienen tendencia a colapsarse.
En cada inspiración se produce la contracción del diafragma y músculos
intercostales externos; debido a la forma en que las costillas están articuladas, se origina
un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja torácica. Al final de
la inspiración cesa la actividad nerviosa que activa los músculos y el tamaño de la caja
torácica disminuye, debido a la elasticidad de los pulmones, que los impulsa a colapsarse;
se produce así la espiración, que en condiciones normales es un proceso pasivo. Durante
la respiración vigorosa se produce también una espiración activa, en la que están
implicados diversos músculos torácicos y abdominales.
En la mecánica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones:
• Presión intrapleural: Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los
pulmones y de la cavidad torácica respectivamente, y forman entre ellas el espacio
pleural. Estas capas están separadas por una fina película de líquido pleural.
• Presión intrapulmonar: Es la presión en el interior de un conducto
aéreo. Existe un gradiente de presión entre la boca y los alvéolos, siendo la
presión alveolar la más negativa durante la inspiración.
• Presión atmosférica, que es el nivel de referencia con el que se comparan las
demás.
El efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presión intrapleural, lo que produce
una reducción de la presión alveolar e induce el flujo de gas. El aire circula a través
de los conductos aéreos debido a que hay una diferencia de presión entre los
alvéolos y la atmósfera.
Intercambio y transporte gaseoso
Difusión de los gases respiratorios en el organismo
Intercambio de gases entre los alvéolos y la sangre.
El movimiento de O2 y CO2 entre los alvéolos y la sangre está determinado por las
diferencias de presión parcial (equivalente a la concentración; normalmente se usa la
presión parcial como medida de la concentración molar del gas). El CO2 difunde con una
rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxígeno, por lo que le bastan diferencias de
29. presión parcial pequeñas. El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy
corto; y en las partes más finas está formado por tres componentes:
• El epitelio alveolar: formado por células denominadas neumocitos.
• La membrana basal.
• El endotelio del capilar.
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas, tanto en los pulmones como en los
capilares sistémicos.
Intercambio entre la sangre y los tejidos
Al igual que en los pulmones, la difusión depende de la diferencia de presión
parcial.
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobinaque se encuentra
en el interior de los eritrocitos. La hemoglobina se combina reversiblemente con el
oxígeno, y de esta manera se transporta más del 98 % del oxígeno que existe en la sangre,
el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre.
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presión parcial de oxígeno) es alta, como en los capilares pulmonares, la
reacción está desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina; cuando la Po2
es baja, como en los capilares tisulares, la reacción se desplaza hacia la izquierda y el
oxígeno se libera de su unión.
La unión química entre la Hb y el O2 tiene varias características:
• Es una combinación reversible; la forma unida al oxígeno se denomina
oxihemoglobina (HbO2).
• La reacción del O2 con la Hb es muy rápida, lo que es importante para el
transporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares y
sistémicos menos de un segundo.
30. La relación entre la presión parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturación de la
Hb (porcentaje de unión del oxígeno con la hemoglobina) se denomina curva de
disociación de la hemoglobina (o curva de equilibrio de la HbO2). Esta curva nos indica
que a nivel alveolar, en donde la Po2 es de unos 100 mmHg, toda la
hemoglobina se encuentra en niveles de saturación. Por el contrario, a los niveles de Po2
en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente, de forma que
pequeños cambios en Po2 dan lugar a una gran liberación de oxígeno hacia los
tejidos.
En los tejidos existe una relación entre el transporte de O2 y el de CO2, de tal
manera que se libera más O2 cuanto más aumenta la concentración de CO2; a este
fenómeno se le denomina efecto Bohr.
El CO2 aumenta la concentración de H+:
H+ + HbO2- => HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captación de CO2
favorece la liberación de O2.
31. Afinidad de la hemoglobina y la mioglobina
Transporte de CO2 por la sangre
El CO2 difunde desde los tejidos a la sangre y, en ella existen varios mecanismos
para su transporte:
• En solución: cerca del 10 % del CO2 viaja en solución.
• Como carbaminohemoglobina: la Hb tiene radicales amino (NH2).
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenas
laterales NH2 y forma carbaminohemoglobina:
Hb.NH-COOH que se disocia rápidamente a Hb.NH-COO- + H+
El CO2 también puede reaccionar con los grupos amino de otras proteínas,
formando compuestos carbámicos (carbamínicos), tales como el:
Bicarbonato: es la forma principal de transporte de CO2 en la sangre.
Se produce la siguiente reacción:
CO2 + H2O ���H2CO3 ���H+ + HCO3
32. Esta reacción es mucho más rápida en el interior de los eritrocitos que en el
plasma.
En los dos últimos mecanismos se forman iones H+; en el interior de los eritrocitos
la Hb funciona como tampón, eliminando estos H+:
HHb ���H+ + Hb-
PCO2 y ventilación pulmonar
Ventilación es un término generalmente utilizado para designar el movimiento de aire
hacia dentro y hacia fuera de los pulmones. El símbolo de ventilación es V.
Ventilación minuto o total, es la cantidad de aire que entra o sale de los pulmones en un
minuto.
Cuantitativamente, la cantidad de aire que penetra en los pulmones en un minuto (VI), es
ligeramente superior que la cantidad de aire espirado en un minuto (VE). Esta diferencia
carece de importancia clínica, pero por convenio se considera ventilación minuto el aire
espirado, y se simboliza por (VM).
El VE en un minuto depende de la frecuencia respiratoria y del volumen tidal:
VE = Fr ×Vt.
La VM es también la suma de otras dos ventilaciones:
Ventilación alveolar (VA) + ventilación del espacio muerto (VD). Estas y otras relaciones
aparecen en el Diagrama, junto con sus respectivos valores normales.
33. La ventilación alveolar es el volumen de aire que alcanza los alvéolos en un minuto y
participa en el intercambio de gases. La ventilación alveolar a veces es mal interpretada al
relacionarla únicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos.
Fisiológicamente, VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el
intercambio de gases (transferencia de oxígeno y dióxido de carbono), el aire que alcanza
los alveolos y por una razón u otra no participa en el intercambio de gases, no se
considera parte de la VA. Estas regiones alveolares carentes de intercambio de gases
constituyen el espacio muerto alveolar.
La ventilación del espacio muerto es la parte de la ventilación minuto que no participa en
el intercambio de gases. Ventilación del espacio muerto VD, incluye:
• El aire que alcanza sólo las vías aéreas (espacio muerto anatómico).
• El aire que alcanza los alvéolos pero no participa en el intercambio de oxígeno y
dióxido de carbono con el capilar pulmonar.
Los volúmenes combinados de ambas áreas se conocen como espacio muerto fisiológico.
VM = VA + VD
VA = VM – VD
El VM es fácil de medir con un espirómetro, pero ni el VA ni el VD, se miden en la práctica
clínica, éstos resultan difíciles de medir directamente y su medición absoluta no siempre
resulta de utilidad.
La espirometría mide los volúmenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y
espirados).
VI (volumen corriente) : volumen
de aire movilizado en la
inspiración y espiración y es de
500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria)
: Capacidad máxima que se puede
inspirar partiendo del VI y es de
aproximadamente 3.000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria)
: Capacidad máxima de volumen
de aire que se puede espirar a
partir de VT y es de 1.700 ml
VC (capacidad vital) : Volumen máximo que somos capaces de inspirar y espirar en
condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC
34. CVF (capacidad vital forzada) : Capacidad máxima de captar o expulsar aire en
condiciones forzadas, es mayor que VC
Volumen residual: Es el volumen que queda en los pulmones al final de la
espiración sin poder ser liberado de los pulmones. NO SE MIDE CON EL
ESPIROMETRO.
Flujo de presión en la inspiración y la espiración
Presión intrapleural
Antes de la inspiración es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presión alveolar
En la inspiración disminuye a -1 cm de H2O
En la espiración se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de “las presiones parciales”
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes
más de una sustancia. La ley de Dalton establece que la presión total de una mezcla
gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma. Se
35. entiende por presión parcial a la que ejercería cada uno de los gases si estuviera solo en el
recipiente, sin variaciones de temperatura.
Para una mezcla de gases 1 y 2: pT = p1 + p2, donde p1 y p2 son las presiones
parciales.