Ley de Poiseuille PDF

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Summary

La ley de Poiseuille nos ayuda a 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....

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INTRODUCCIÓN: En flujos laminares que se desarrollan en tubos cilíndricos, 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 HagenPoiseuille) es una ecuación hemodinámica fundamental. 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. Un fluido se desplaza en el interior de un tubo cuando la presión en el inicio es superior a la existente al final del tubo, moviéndose desde una zona de mayor presión a una de menor presión. El flujo o caudal depende directamente del gradiente o diferencia de presión entre esos dos puntos e inversamente de la resistencia, en una relación similar a la de Ohm para los circuitos eléctricos.

La resistencia depende de las dimensiones del tubo y de la naturaleza del fluido, y mide las fuerzas de rozamiento o fricción entre las propias moléculas del fluido y entre éstas y las moléculas de la pared del tubo. La velocidad con la que circula la sangre en el interior de un tubo es directamente proporcional al flujo e inversamente proporcional al área transversal del tubo.

Q (flujo o caudal) = ΔP (P1 – P2) / R (resistencia)

El flujo o caudal (volumen/minuto) se define también como el volumen circulante por un segmento transversal del circuito en la unidad de tiempo.

Tipos de flujo

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. En el caso del sistema vascular los elementos celulares que se encuentran en sangre son desplazados tanto más fuertemente hacia el centro cuanto mayor sea su tamaño.

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 gradiente de presión y el flujo se pierde porque debido a los remolinos se pierde presión. Resistencias vasculares La resistencia no puede medirse directamente por ser una magnitud compuesta, pudiendo obtenerse de la ecuación inicial al establecer un gradiente de presión entre dos puntos y medir el flujo que se establece:

(mmHg. min/ml, URP → unidad de resistencia periférica hemodinámica). Su magnitud depende de las dimensiones del tubo por donde circula el fluido, de su viscosidad y del tipo de flujo o corriente que se realice.

Tipos de resistencia La resistencia periférica total es la suma de las resistencias vasculares. Los vasos sanguíneos en el sistema vascular constituyen una red en la que determinados segmentos se sitúan en serie y otros en paralelo. La resistencia varía dependiendo de la colocación de los vasos.

Viscosidad Uno de los factores que determina la resistencia al movimiento de los fluidos son las fuerzas de rozamiento entre las partes contiguas del fluido, las fuerzas de viscosidad. La viscosidad (η) 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.

Las unidades de η son Pascales/seg. Los fluidos newtonianos u homogéneos son los que muestran una viscosidad constante, como el agua, o las soluciones de electrolitos; por el contrario, los fluidos no newtonianos, o heterogéneos, presentan una viscosidad variable, es el caso de la sangre que se modifica dependiendo de las dimensiones del tubo y del tipo de flujo. Cuando la velocidad de la sangre se incrementa la viscosidad disminuye.

II. OBJETIVOS Aprender los cambios en el flujo sanguíneo según variaciones de la presión arterial, radio y longitud del vaso y viscosidad de la sangre. Saber aplicar la ley de Poiseuille a diferentes situaciones clínicas

III. MATERIALES Y EQUIPOS

  

Computadora Programa de simulación Programa de simulación PhysioEx 6.0

IV. PROCEDIMIENTOS Se mostrará un esquema conteniendo dos recipientes de cristal y un tubo que los conecta. EL recipiente de la izquierda representa el corazón, el tubo es una arteria, y el recipiente de la derecha es un órgano x. Pulsando el botón START (iniciar) debajo del recipiente de la izquierda la sangre comenzará a fluir desde este recipiente hacia la derecha. Se puede regular el radio del tubo, la viscosidad de la sangre o la longitud del tubo ajustando los botones (+) o (-) al lado de los correspondientes indicadores. Se puede modificar la presión pulsando (+) o (-) encima del recipiente de la izquierda. En la parte inferior de la pantalla hay un módulo de registro de datos. Se pulsará Guardar datos (record data) después de un experimento para guardar los datos en el módulo de datos. Los datos se registrarán en su guía de práctica.

V. FUNDAMENTACIÓN DE RESULTADOS 1. EFECTO DE LA PRESIÓN SOBRE EL FLUJO SANGU+NEO 1) Rellenar el recipiente de la izquierda. Resaltar el conjunto de datos de presión. Fijar la presión a 50 mmHg; el radio a 6 mm; la viscosidad de la sangre a 3.5; la longitud a 50 mm. Rellenar el recipiente de la izquierda. Pulsar iniciar. Cuando el recipiente de la derecha esté lleno, pulsar guardar datos. 2) Aumentar la presión de 50 en 50 mmHg hasta 250 mmHg. Repetir el proceso. Guardar los datos. 3) Pulsar Herramientas en la parte superior de la pantalla. Representar datos.

FLUJO

RADIO

VISCOSIDAD

LONGITUD

PRESIÓN

1

145,3

6,0

3,5

50

50

2

290,7

6,0

3,5

50

100

3

436,0

6,0

3,5

50

150

4

581,3

6,0

3,5

50

200

5

654,0

6,0

3,5

50

225

1. Describir la relaci/n entre la presi/n y el flujo sangu2neo.

Chart Title 700 600

f(x) = 2.91 x^1

500 400 300 200 100 0 40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

2. ¿Qu5 tipo de cambio producir2a sobre el sistema cardiovascular una variaci/n de presi/n? Se han descrito diversas enfermedades en las que existe un aumento de la variabilidad arterial bien con altibajos entre hipertensión e hipotensión, bien con hipertensión arterial sostenida asociada, como puede ser el feocromocitoma . Por el contrario, la hipertensión secundaria asociada a hiperaldosteronismo no presenta aumento de la variabilidad de la presión arterial estudiada a través de monitorización latido a latido. Hipertensión, es una enfermedad que no da síntomas durante mucho tiempo y si no se trata puede desencadenar complicaciones severas como un infarto de miocardio, una hemorragia o trombosis cerebral, lo que se puede evitar si se controla adecuadamente. Mientras que la hipotensión ocurre cuando la presión arterial durante y después de cada latido cardiaco es mucho más baja de lo usual, lo cual significa que el corazón, el cerebro y otras partes del cuerpo no reciben suficiente sangre.

2. EFECTO DEL RADIO SOBRE EL FLUJO SANGU+NEO

1) Rellenar el recipiente de la izquierda. Resaltar el conjunto de datos de radio. Fijar la presión a 100 mmHg; la longitud a 50 mm; la viscosidad de la sangre a 1; el radio del tubo a 1.5 mm. Pulsar iniciar. Cuando el recipiente de la derecha esté lleno, pulsar guardar datos. 2) Aumentar el radio del tubo en 1 mm hasta 5.5. Repetir el proceso. Guardar los datos. 3) Pulsar Herramientas en la parte superior de la pantalla. Representar datos.

FLUJO

RADIO

VISCOSIDAD

LONGITUD

PRESIÓN

1

4,0

1,5

1,0

50

100

2

30,7

2,5

1,0

50

100

3

117,8

3,5

1,0

50

100

4

321,9

4,5

1,0

50

100

5

718,3

5,5

1,0

50

100

Chart Title

1. Descr ibir la

800 700

f(x) = 0.79 x^4

600 500 400 300 200 100 0

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

relaci/n entre el radio y el flujo sangu2neo.

2. ¿Qu5 diferencia existe entre esta gr:fica y la primera? Que en la primera gráfica se describe y se representa la presión y flujo sanguíneo mientras que en esta segunda se plasma la relación entre el plasma y caudal sanguíneo, donde se ve notoriamente la diferencias de unidades. 3. ¿Fisiol/gicamente qu5 podr2a causar una variaci/n del radio del vaso sangu2neo en nuestro organismo?

Los vasos sanguíneos al tener un libre paso de la sangre y sus componentes no van a sufrir anomalías, pero cuando la radio de estos se ve afectado según su forma y gradiente van a aparecer ciertas enfermedades como pueden ser, híper e hipotensión arterial, así como problemas junto con el colesterol verse afectado en los vasos sanguíneos y así obstruir el paso correcto de sangre al organismo. 4. ¿En una arteria obstruida qu5 le suceder2a al radio? ¿C/mo le afecta al flujo sangu2neo? El radio aumentaría su longitud y así esto conduciría a más problemas como el aumento de resistencia y viscosidad en la fluidez de la sangre. 5. ¿Cu:l es la ventaja de que la sangre fluya m:s lentamente en algunas :reas del cuerpo como por ejemplo en los capilares? Para pode hacer el proceso de selección, este proceso se da con la finalidad de seleccionar los nutrientes y materiales que benefician a nuestro organismo asi mismo eliminar lo que no sirve.

3. EFECTO DE LA VISCOSIDAD SOBRE EL FLUJO SANGU+NEO 1) Rellenar el recipiente de la izquierda. Resaltar el conjunto de datos de viscosidad. Fijar la presión a 100 mmHg; la longitud a 50 mm; la viscosidad de la sangre a 1; el radio del tubo a 6 mm. Pulsar iniciar. Cuando el recipiente de la derecha esté lleno, pulsar guardar datos. 2) Aumentar viscosidad de 2 en 2 hasta 9. Repetir el proceso. Guardar siempre los datos. 3) Pulsar Herramientas en la parte superior de la pantalla. Representar datos.

FLUJO

RADIO

VISCOSIDAD

LONGITUD

PRESIÓN

1

1017,4

6,0

1,0

50

100

2

339,1

6,0

3,0

50

100

3

203,5

6,0

5,0

50

100

4

145,3

6,0

7,0

50

100

5

113,0

6,0

9,0

50

100

Chart Title 1200 1000

f(x) = 1017.47 x^-1

800 600 400 200 0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1. 1.

Describir la relaci n entre la viscosidad y el flujo sangu)neo.

2. ¿Qu5 diferencia existe entre esta gr:fica y las anterior? La diferencia que existe entre las 2 gráficas anteriores es que se miden y relacionan 2 diferentes factores, en la primera se analiza la presión y el flujo sanguíneo mientras que en la segunda se plasma el radio y el flujo sanguíneo.

3. ¿Cu:l es el efecto de la policitemia vera o la deshidrataci/n sobre el flujo sangu2neo? baja resistencia, baja presión y alt

2. EFECTO DE LA LONGITUD DEL VASO SOBRE EL FLUJO SANGU/NEO 1) Rellenar el recipiente de la izquierda. Resaltar el conjunto de datos de longitud. Fijar la presión a 100 mmHg; la longitud a 10 mm; la viscosidad de la sangre a 3.5; el radio del tubo a 6 mm. Pulsar iniciar. Cuando el recipiente de la derecha est; lleno, pulsar guardar datos. 2) Aumentar la longitud en 10 mm hasta 50 mm. Repetir el proceso. Guardar los datos. 3) Pulsar Herramientas en la parte superior de la pantalla. Representar datos.

FLUJO

RADIO

VISCOSIDAD

LONGITUD

PRESIÓN

1

1453,4

6,0

3,5

10

100

2

726,7

6,0

3,5

20

100

3

484,5

6,0

3,5

30

100

4

363,3

6,0

3,5

40

100

5

290,7

6,0

3,5

50

100

1. Describir la relaci n entre la longitud del vaso y el flujo sangu)neo.

Chart Title 1600 1400

f(x) = 14534.64 x^-1

1200 1000 800 600 400 200 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

VI. CONCLUSIONES En conclusión, La ley de Poiseuille nos ayuda a 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. VII.BIBLIOGRAF>A https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx? bookid=2163§ionid=162710949 Fisiología Humana...