Difusion de gases

Javier Alejandro Granada Valderrama
Residente medicina crítica y cuidados intensivos 2014

CONTENIDO
1. Definición de Difusión
3. Principios físicos de los gases
4. Las leyes de los gases
5. Difusión del oxígeno
6. Difusión del dióxido de carbono
7. Difusión del monóxido de carbono

1. Sustitucional
2. Intersticial
3. Neta
DIFUSION
Proceso por el cual un gas o sustancia en disolución se
dispersa por el movimiento aleatorio continuo de sus
partículas para llenar el volumen disponible desde áreas
de alta hacia las de baja concentración.

PRINCIPIOS FÍSICOS DE LOS GASES
• El gas ocupa un VOLUMEN
( g/cm2 o libra/ pulgada2 )
• El gas ejerce una PRESIÓN dentro de un volumen.
• La frecuencia de la colisión de las moléculas contra las paredes del
recipiente determina la presión
• La presion de un gas es proporcional a su concentración y la
TEMPERATURA.
• La temperatura determina la velocidad del movimiento y la colisión de
las moléculas del gas.
Levitzky Michael.“Funcióny estructura del sistemarespiratorio”Fisiología Pulmonar Serie Lange 7ªEdición. Mc Graw Hill. 2007:1-10

Ley de Boyle-Mariotte
La presión es inversamente proporcional al volumen
de una masa gaseosa a temperatura constante. 1.627 – 1.691
T = P x V

LEY DE DALTON
La presión total de un gas es igual a la suma de las presiones
parciales que ejercen los gases de forma independiente
Pt= P(N) + P(O)
Pt= 0,80 atm + 0,20 atm
Pt= 1 atm

PRESIÓN ATMOSFÉRICA
Fuerza que ejerce el aire atmosférico
sobre la superficie terrestre.

COMPOSICION DEL AIRE ATMOSFERICO
Nunn's Applied Respiratory Physiology, 6ta edition 2005 cap 6

PRESIONES NORMALES DE OXIGENO EN EL AIRE ATMOSFÉRICO
PB = PO2 + PN2 + P otros gases
La Fracción de O2 (FO2) = 21% = 21/100 = 0,21
(por cada unidad de aire, 0,21 parte corresponde al O2)
PO2 = PB . FO2
PO2 = 560 mm Hg . 0,21 = 117,6 mm Hg
Nitrógeno (N2), la fracción es del 79%.
PN2 = PB . FN2
PN2 = 560 mm Hg . 0,79 = 442,4 mm Hg

Cuanto vale la presión parcial del O2 atmosférico seco?
O2 = 20.95%
pO2 = 0.2095 x 760 mmHg = 159.22 mm Hg
Aire atmosférico siempre tiene humedad y se satura de vapor de
agua al ingresar a las vías respiratorias durante la inspiración
Las partículas de agua disueltas ejercen una presión
llamada Tensión de Vapor de Agua (TH2O).

La tensión máxima de vapor de agua sólo depende de la temperatura y
para 37ºC es 47 mm Hg.
Para calcular la presión de un gas en aire húmedo,
debemos descontar la TH2O a la presión total
Pa = (PT - TH2O) . Fa
EJERCICIO: ¿Cuanto vale la pO2?
pO2 = (560 - 47) x 0.145 = 74,385 mmHb
En el aire alveolar, el O2 representa el 14.5%.

El aire alveolar no tiene la misma composición que el aire atmosférico
a) En cada respiración solo se sustituye una parte del aire alveolar.
b) Constantemente se absorbe oxigeno del aire alveolar.
c) Se difunde constantemente CO2 desde los capilares pulmonares hacia los alveolos.
Aire se desplaza desde la tráquea al alveolo la
PO2 desciende 1.2 mm Hg por cada 1 mm Hg
de incremento en la PCO2.
Si la PO2 en la traquea es de 150 mm Hg y la
PCO2 alveolar es de 40 mm Hg, la presion
alveolar de oxÌgeno es de 102 mm Hg

Ley de Henry
A temperatura constante, la cantidad de gas disuelta en
un líquido es directamente proporcional a la presión
parcial que ejerce ese gas sobre el líquido
Solubilidad la cantidad del soluto: GAS Solvente: Sangre- tejidos
S: Ks x P
P: es la presión parcial del gas.
S: es la concentración del gas (solubilidad).
Ks: es la constante de Henry,
1
8
0
3

En el plasma sanguíneo a 37ºC y 760 mm Hg
KO2 = 0.023 cm3 de O2 / cm3 de plasma
KCO2 = 0.546 cm3 de CO2 / cm3 de plasma
KN2 = 0.013 cm3 de N2 / cm3 de plasma
OXÍGENO COMBINADO CON LA HB

¿Como es la relación de solubilidades entre el CO2 y el O2?
Solubilidad de oxígeno: 0.0013 mM/mmHg a 37°C
(0.003 mL O 2 /dL sangre/mmHg).
La solubilidad del CO 2 es : 0.0299 mM/mmHg a 37°C
(0.07 mL/dL sangre/ mmHg)
KCO2 0.542
-------- = -------- = 23.6
KO2 0.023
El CO2 es 23.6 veces mas soluble en la sangre que el O2
1 mmHg = 1.359547238 cmH2O
1 cmH2O = 0.735538988 mmHg

LEY DE GRAHAM
Para un determinado gradiente, la velocidad de difusión de cada
gas varía en forma / a la raíz cuadrada del peso Molecular

¿ Como será la relación de velocidades
de difusión entre el CO2 y el O2?
V CO2 32 5.657
--------- = ------ = -------- = 0.85
V O2 44 6.633
O2, en virtud de su menor tamaño molecular,
difunde 1/0.85 = 1.17 veces más rápido que el CO2
PERO según la Ley de Henry, el CO2 es 23.6 veces más
soluble en sangre que el O2

La Difusibilidad de un gas es - proporcional a su
solubilidad e / a la raíz cuadrada de su peso molecular
HENRY-GRAHAM

LEY DE FICK
Adolf Fick
(1829-1901)
La difusión de un gas que atraviesa una superficie es directamente
proporcional al gradiente de concentración.
V gas : A D (P 1 -P 2 ) /T
V gas : volumen de gas que difunde por
unidad tiempo
A: área de la membrana (70m 2 )
T: grosor de la membrana (0.15-0.3um)
P 1 -P 2 : gradiente de presión
D: solubilidad PM

La velocidad de circulación del gas
 GP: gradiente de presión del gas
> AST: área de sección transversal del vaso donde se halla
circulando el gas
 S: Solubilidad del gas
 L: longitud del vaso sanguíneo;
> RPM: raíz cuadrada del peso molecular del gas
Difusión = GP x Ast x S
L x R2PM
Movimiento de moléculas de un gas de
una alta concentración a una baja
concentración de acuerdo a sus
presiones parciales individuales

MEMBRANA ALVEOLO CAPILAR
Lugar de intercambio gaseoso
480 millones de alveolos
280 mil millones de capilares
500-1000 x alveolos
Superficie de 50-100m2
Tabique alveolar
Fibras de tejido elástico y conectivo

Barrera compuesta por
1. Epitelio alveolar
2. Endotelio capilar
3. Espacio intersticial
La hematosis, se realiza gradientes de
presiones, del O2 y el CO2, que existe
entre el alvéolo y el capilar pulmonar

La difusión de los gases se realiza de forma pasiva
Cada gas tiene su presión parcial
>O2 en alveolos que en los capilares pulmonares
El O2 pasa al interior de los capilares hasta
que la presión parcial de O2 se iguala a
ambos lados de la membrana alveolocapilar

El O2 que difunde hacia
los vasos capilares depende
1. El gradiente de presión del O2
entre el espacio alveolar y el
interior de los capilares.
1. La superficie funcional de la
membrana alveolocapilar.
2. El volumen respiratorio por minuto.
3. La ventilación alveolar

Oxigeno disuelto en el plasma
Aproximadamente el 97 % del O2 se transporta unido a
la hemoglobina (Hb) del eritrocito.
Constituyendo la oxihemoglobina
Distribuye a través de la circulación
sanguínea a todas las células del organismo
El 3 % del oxígeno restante se
transporta disuelto en el plasma

La presión parcial de O2 es mayor en las células sanguíneas
que en las tisulares, lo que facilita su difusión.
La capacidad de la Hb (afinidad) para unirse con el oxígeno aumenta cuando
hay un incremento de la presión parcial del O2 y una disminución de la
presión parcial del CO2

DIFUSION
Tiempo en el que el hematíe se desplaza atraves del capilar es de 0,75 sg
La cantidad de CO que ingresa a la sangre esta limitada por las propiedades
de difusion de la membrana y no por la cantidad de sangre disponible
210 veces mas afín a la Hb que el oxigeno
NO LIMITADO POR DIFUSION
Fisiología respiratoria de wets , 9 edición 2012 capitulo 3 difusión de los gases respiratorios

LIMITACION POR PERFUSION
La cantidad de oxido nitroso captada por la sangre depende de la
cantidad de flujo sanguíneo disponible y no por la difusion
Presión
parcial
• No se combina con la Hb
• Equilibrio rápido para
presiones parciales
Tiempo

CAPTACION DE OXIGENO A LO LARGO DEL CAPILAR PULMONAR
• PO2 al ingreso por el hematíe es de 40 mmHg
• PA02 Y Pa02 al final del capilar es de 1 mmHg

DIFUSION DEL OXIGENO
1. En reposo la Pao2 de la sangre igula a PA02
en un tercio del tiempo
2. La sangre circula solo alrededor de 0,75sen
el capilar en reposo
3. Con el esfuerzo disminuye a 1/3
El proceso de difusion se altera
1. Esfuerzo
2. Hipoxia alveolar
3. Engrosamiento de la membrana AC

Afinidad de la Hemoglobina por el Oxígeno

CAPACIDAD DE DIFUSION
1. Se utiliza monóxido de carbono por que la captación
es limitada por la difusión
2. Capacidad de difusión normal es de 25ml/min/mmHg
3. La capacidad de difusión aumenta con el esfuerzo
Dl= VC0/PACO
Dl: capacidad de difusion del pulmon
VCO: cantidad de gas
PACO:presion alveolar de monoxido de carbono

Una persona que realiza esfuerzo respira una baja concentración de
CO en situación de equilibrio, Si la PC0 alveolar es de 0,5 mmHg y la
captacion de CO es de 30 ml/minuto
Cual es la capacidad de difusion del pulmon para CO en ml/min/mmHg?
20-30-40-50-60

Dióxido de carbono
La mayor parte del CO2 se transporta unido a la Hb
Forma la carboxihemoglobina
Una pequeña parte lo hace disuelto en el plasma como soluto o en forma de iones
La presión parcial de CO2 en los tejidos es
mayor que en las células sanguíneas
Facilita la difusión hacia la circulacion hasta llegar a los capilares pulmonares

La difusión de CO2
la presión parcial del CO2 > en los
capilares que en los alveolos
Difusión a los alveolos hasta que las presiones se igualan a ambos lados
de la membrana alveolocapilar
70 % - Como Bicarbonato (HCO3)
23 % - Unido a la Hb (compuestos carbámicos)
7 % - Como gas libre disuelto
COMO VIAJA EN
SANGRE EL CO2

Capnografía, la evolución en la monitorización del paciente crítico Luis Barrado Muñoz, 2014

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