Resumen Hidrostatica - SUMMARY PDF

Preview

Summary

SUMMARY...

Description

Alice

HIDROSTÁTICA BÁSICA APLICADA AL SER HUMANO GENERALIDADES DE LOS FLUIDOS CONCEPTO DE FLUIDO El fluido es un estado de la materia en el cual las fuerzas de cohesión o atracción entre sus moléculas son relativamente débiles ya que le permiten adoptar la forma del recipiente que los contiene. Debido a la baja fuerza de cohesión intermolecular los fluidos se deslizan. También tienen la característica de que carecen de elasticidad.

ESTUDIO DE LOS FLUID OS Mecán cánic icaa de Me cán ic flui dos fluidos

Es la parte de la física que estudia los fluidos. Se divide en: hidrostática y dinámica de fluidos.

Hid Hidrost rost rostát át ática ica

Estudia los fluidos en reposo y analiza principalmente las propiedades de densidad y presión de los fluidos.

Hid Hidrod rod rodiná iná inámi mi mica ca

Estudia el movimiento o flujo de la materia (fluidos) a través de métodos experimentales y resolución de ecuaciones. Se ocupa de analizar propiedades como presión, densidad y viscosidad – en sentido estático. Además de fenómenos propios del movimiento como la turbulencia En algunos textos suele tomarse la dinámica de fluidos como sinónimo de la mecánica fluidos, que trata de fluidos en movimiento. El término de hidrodinámica se aplica al flujo de líquidos o al flujo de los gases a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente incompresible

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS En clínica se usa el densímetro para leer directamente el valor de la densidad Es la cantidad de masa de fluidos como orina. Si se requiere medir la densidad de sólidos o gases se por unidad de volumen. Densidad requiere de un picnómetro. Es una variable modificada por la presión y la ρ = m/V temperatura. Es la oposición de un fluido a las deformaciones. La unidad de medida de la viscosidad es el Se hace evidente cuando el líquido fluye o se mueve y coeficiente de viscosidad (ƞ) que en el SI se Viscosidad la podemos visualizar como una fuerza friccional entre expresa en kg··m-1·s-1. El poise equivale a 10-1 las capas de un líquido que se mueve. kg··m-1·s-1. v= ƞ/ ρ Nuestro cuerpo tiene 60% de agua distribuida en compartimientos y en cada sección ejerce una presión denominada hidrostática, Los fluidos constantemente están sometidos a fuerzas de presión que tienden a comprimirlos, sin embargo, los líquidos se comportan esencialmente incompresibles. Cuando el liquido Presión es sometido a la presión atmosférica su superficie tiende a ser plana, pero si se encuentra en el vacio tiende a adoptar forma esférica. Si el líquido se halla contenido dentro de un capilar ejerce una presión llamada presión capilar. Es el grado de calor. Un aumento de temperatura disminuye la densidad de un fluido. Debido a que los fluidos son incompresibles, si un fluido es calentado en un recipiente completamente cerrado la presión Temperatura dentro aumentará considerablemente. Este aumento de presión es utilizado de manera controlada para realizar trabajo. En los sistemas biológicos que están formados por agua y en el caso del hombre a una temperatura de 37 °C la presión no se eleva por efecto térmico.

Alice Se expresa en calorías/unidad de volumen a una Es la energía necesaria para aumentar 1 °K la temperatura dada; por ejemplo Kcal/m3 °C. El agua temperatura de una determinada cantidad de tiene una capacidad calórica de 1000 Kcal/m3 °C una sustancia. mientras que el aire tiene una de 0.29 Kcal/m3 °C. Peso es espe pe pecífi cífi cífico co Es la cantidad de peso por unidad de volumen de una sustancia. La sustancia estándar es el agua para líquidos y Es el cociente del peso específico de una sustancia sólidos y el aire para los gases. En clínica es Gra Graved ved vedad ad entre el peso específico del agua a 4 °C. Es la razón común medir la gravedad especifica de la orina esp específ ecíf ecífica ica de la densidad de una sustancia con respecto a la con un refractómetro. Además de medir GE, este aparato mide los sólidos totales, la presión densidad de una sustancia estándar. osmótica y las proteínas totales. Cap Capaci aci acidad dad caló calóric ric ricaa

Refr Refrac ac actóm tóm tómetr etr etro o

FLUIDOS IDEALES Y REALES Fluido ideal Fluido real

Es aquel cuya viscosidad es de cero. Es aquel que tiene viscosidad Posee una relación lineal entre tensor de fuerzas y tensor de velocidad de deformación; Newtoniano no tiene propiedades elásticas, es incompresible. No newtoniano Su viscosidad varia con la temperatura y la fuerza tangencial

HIDROSTÁTICA PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Corresponde al cociente entre la fuerza normal F que actúa, en el seno de un fluido, sobre una cara de un cuerpo y que es independiente de la orientación de ésta. También suele describirse como la presión ejercida por una columna de agua. La presión hidrostática es la base del principio de flotación, de empuje o de Arquímedes. El agua ejerce una fuerza vertical hacia arriba a todo cuerpo sumergido en ella, denominada empuje, actuando sobre su centro de gravedad. Dicha fuerza de empuje equivale al peso de la columna del agua que está por encima de dicho cuerpo. Esta presión es la causante de que en el agua el cuerpo parezca que pesa menos y exista mayor facilidad para realizar los ejercicios (en el agua marina aún pesaría menos).

IMPORTANCIA FUNCIONAL DE LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA En condiciones fisiológicas la presión hidrostática es importante para el proceso de filtración de la sangre en el riñón, en el intercambio de agua a través de la pared vascular y en las presiones arterial y venosa. En condiciones fisiopatológicas durante el desarrollo del edema, falla renal, hipertensión, etc.

APLICACIÓN CLÍNICA

Alice El hecho de que la presión hidrostática es directamente proporcional a la densidad del líquido y la profundidad de la inmersión se observa que gracias a la flotación, cuando el paciente realiza los ejercicios de carga con una reducción importante de su peso corporal (según la profundidad a la que trabaje), se le facilita el ejercicio y lo hará con menos dolor. La diferencia entre el empuje y el peso propio del cuerpo se denomina peso aparente. Este varía en función de la respiración (en espiración forzada todos los cuerpos tienden a hundirse; mientras que en inspiración máxima la tendencia es a flotar (factores como sexo, edad, capacidad vital y densidad corporal también influyen).

LEY DE PASCAL La presión transmitida en un punto cualquiera del fluido incompresible se va a transmitir a todos los puntos del mismo en igual magnitud y en todas las direcciones, considerando que el fluido está confinado a un espacio cerrado y no deformable. Esta compresión depende del peso específico del organismo, así como de la altura absoluta del nivel del agua que gravita sobre el mismo. Esta compresión afecta al sistema venoso, a las cavidades corporales y a los músculos, de tal forma que se puede llegar a una disminución del perímetro torácico (en caso de estar en posición vertical) de 1 a 3,5 cm y del abdominal de 2,5 a 6,5 cm, así como a cambios metabólicos por disminución del consumo de oxígeno, lo que se traduce en relajación muscular y disminución del tono. Internamente, cuando el agua del espacio intersticial se acumula (edema) presiona las estructuras que sirven de limite al cuerpo acuoso y las deforma (edema compresible) pero cuando ya los tejidos no ceden no hay depresión al tacto de la región edematosa (edema duro). Apli Aplica ca cación ción ción:: caso de linfed linfedeema ma. Con el término linfedema se denomina al tipo de edema producido por una obstrucción en los canales linfáticos del organismo. Tal situación se produce por la acumulación de la linfa – un líquido que produce el cuerpo humano, con alta cantidad de proteínas de alta densidad- en los espacios intersticiales (área existente entre las distintas células de un tejido), dentro del tejido celular subcutáneo. Obedece por lo general a un fallo o a una insuficiencia en el sistema linfático, y trae como consecuencia el aumento del volumen de las extremidades, en forma completa o parcial, y la desaparición de los relieves que por debajo de la piel se aprecian.

CAPILARIDAD Otro fenómeno importante en el estudio de los fluidos es el de capilaridad, que es la habilidad que tiene un fluido de subir dentro de un tubo de diámetro interior pequeño, violando aparentemente la ley de gravedad. Considérese que un tubo de vidrio con un diámetro interior pequeño se introduce en agua: el agua subirá a una cierta altura en el tubo y presentará una forma cóncava; el líquido en contacto con las paredes del tubo estará a mayor altura que el líquido del centro del tubo. El agua realmente trepa por el tubo hasta que el empuje dado por la tensión superficial se balancee con el peso de la columna de agua. El agua, componente fundamental de la materia viva, se mueve en los organismos por capilaridad. Por ejemplo, la irrigación de los tejidos del cuerpo humano, da origen a la presión ortostática de las columnas sanguíneas de los vasos sanguíneos; el agua sube por capilaridad desde las raíces de un árbol hasta las hojas más altas de su follaje. Este fenómeno de movilidad del agua depende de la cohesión entre las moléculas y las fuerzas de adhesión a los tejidos, en especial a las paredes de los vasos sanguíneos. La columna de mercurio que asciende en los aparatos de presión es movida por la fuerza de la sangre dentro de los vasos, la cohesión del mercurio (que es muy alta) y de la fuerza de gravedad.

Alice

ANATOMÍA BÁSICA DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR EL CORAZÓN COMO BOMB A El corazón es un órgano musculoso compuesto por fibras estriadas y bajo control autonómico, ambos componentes, simpático y parasimpático; así como también un sistema de control intrínseco que genera su propio potencial de acción en el nodo sinoatrial. Consta de cuatro cámaras: dos aurículas en la parte superior y dos ventrículos en la inferior. El corazón del adulto pesa entre 0,2 - 0,42 kg y se localiza en el tórax entre los pulmones generalmente a la izquierda del esternón. La capa muscular externa del corazón se conoce como epicardio y la interna endocardio. El órgano está rodeado por una membrana llamada pericardio que a su vez está formada de dos capas: una visceral formada de células mesoteliales y adherida a la capa externa del corazón; una capa parietal: más fibrosa formada por fibras de colágeno y células mesoteliales que separa al corazón de los órganos del mediastino.

LIQUIDO PERICÁRDICO Entre ambas capas del pericardio hay un espacio lleno de fluido conocido como líquido pericárdico que normalmente tiene un volumen entre 15 a 50 mL. Biofísicamente se le ha atribuido a este fluido la función de disminuir el coeficiente de fricción entre el corazón y estructuras adyacentes y esto se debe al contenido de fosfolípidos, en particular la fosfatidilcolina. Mecánica del pericardio: limita la dilatación excesiva del corazón y mantiene la distensibilidad dentro de parámetros óptimos de acuerdo con la Ley de Starling del corazón. El volumen pericárdico también es importante para la apropiada función de las válvulas cardiacas.

CÁMARAS CARDIAC AS El tabique es una pared muscular que separa al corazón en derecho e izquierdo. En el lado derecho superior está la aurícula derecha que recibe sangre a través de la vena cava (superior e inferior). No hay válvula que separe la vena cava de la aurícula derecha. En la parte inferior está el ventrículo derecho que recibe sangre desde la aurícula a través de la válvula tricúspide. El ventrículo derecho bombea sangre a través de la arteria pulmonar hacia los pulmones. La sangre retorna de los pulmones por medio de la vena pulmonar hacia la aurícula izquierda desde donde pasa al ventrículo izquierdo a través de la válvula mitral o bicúspide. Una vez el ventrículo es excitado eléctricamente (complejo QRS) éste se contrae y bombea la sangre por la aorta. El ventrículo izquierdo es la cámara de mayor desarrollo muscular.

VÁLVULAS CARDIACAS Las válvulas que separan aurículas de ventrículos se conocen como aurículo-ventriculares mientras que las que comunican los ventrículos con las arterias se les llama semilunares.

Alice

SISTEMA CIRCULATORIO El componente vascular o vasos sanguíneos junto con el corazón forman el sistema cardiovascular. La sangre se mueve en un circuito cerrado unidireccional de vasos sanguíneos con características histológicas diferentes y con valores de presión diferente. Las arterias son vasos de pared muscular más gruesa, llevan la sangre desde el corazón hacia los pulmones (arteria pulmonar) o hacia la periferia (arteria aorta). La presión en estos vasos es alta y proviene de la fuerza de contracción del ventrículo. En el caso de la arteria pulmonar la presión es menor que en la aorta (120mmHg). Las venas en cambio tienen una pared más delgada y distensible. Llevan la sangre de regreso al corazón desde los pulmones (vena pulmonar) o desde la periferia (vena cava) con valores de presión bastante bajos comparados con los valores arteriales. Las venas tienen en sus paredes unas estructuras que facilitan el flujo de sangre hacia el corazón. La sangre siempre se mueve en el sistema circulatorio por gradiente de presión:

∆P = P1 P1--P2 El valor P1 es mayor que el valor P2. O sea que la sangre se mueve desde un punto de mayor presión (P1) hacia otro de menor presión (P2). Comprende el recorrido de la sangre desde el ventrículo derecho por la arteria pulmonar, con Circuito menor sangre desoxigenada, hacia los pulmones donde es oxigenada y luego regresa desde los o pulmonar pulmones hacia la aurícula izquierda por la vena pulmonar. Se caracteriza por ser un circuito de baja presión. Se inicia desde la aorta y lleva la sangre oxigenada bombeada por el ventrículo izquierdo a través de la arteria aorta hacia todos los tejidos del cuerpo. La aorta asciende y se divide en Circuito mayor las arterias carótidas izquierda y derecha las cuales proporcionan sangre a la parte superior o sistémico (tronco, cuello y cabeza). La porción descendente lleva sangre al resto del cuerpo. Las arterias se ramifican en vasos cada vez más pequeños hasta las arteriolas, que son los puntos de mayor resistencia, y finalmente hasta capilares microscópicos. Los capilares se unen formando las vénulas que drenan sangre desde los tejidos y forman las venas de pequeño calibre que se van fusionando con otras mayores que sirven de tributarios Sistema venoso a la vena cava. Las venas son llamados vasos de reservorio debido a que pueden “almacenar” la sangre transitoriamente ya que tienen una pared más distensible. Por considerarlas de gran significancia clínica las tratamos por separado. Son las arterias que llevan sangre al propio corazón. Las coronarias derivan de la aorta y son dos: la derecha que Arterias irriga el lado derecho del corazón y la coronaria izquierda que irriga la parte izquierda del coronarias corazón. La izquierda se ramifica en arteria descendente anterior izquierda y la arteria circunfleja. La cabeza y cuello reciben sangre derivada del cayado aórtico a través de la arteria braquiocefálica. Esta a su vez da origen a la arteria subclavia derecha y a la carótida común derecha. Mientras que la subclavia izquierda nace directamente del cayado aórtico. Del tronco braquiocefálico derecho también surge la arteria carótida común derecha, la carótida Circulación cerebral a su vez da origen a las carótidas interna y externa. De las subclavias derivan las arterias vertebrales que se fusionan en una arteria basilar cuyas ramas irrigan el tallo cerebral; otras ramas formarán las arterias cerebelosas y otras formaran la arteria comunicante posterior que constituye parte del círculo o polígono de Willis.

Alice

DINÁMICA DE FLUIDOS ECUACIÓN DE CONTINUIDAD La ecuación de continuidad representa la conservación de la masa. Establece que cuando un fluido se mueve por un tubo con área de sección transversal diferente, la masa que pasa en cada sección se conserva. En A1 (con área de sección transversal más pequeña) el fluido se mueve a una distancia ΔX1=v1Δt mientras que en A2 se mueve esta distancia ΔX2=v2Δt estableciendo una relación de equivalencia en ese intervalo de tiempo. Así, se establece una relación de proporcionalidad en cuanto a la masa que pasa por esas áreas. La masa contenida en el volumen A1 sería igual a Δm1=ρ1A1 ΔX1 mientras que la del A2 sería: Δm2=ρ1A2 ΔX2. Considerando que la ρ es equivalencia A1v1 = A2v2 que es la base de continuidad del flujo. En otras palabras, el flujo es constante a través de diferentes áreas de sección de transversal pero la velocidad varía. El flujo es la cantidad de fluido en la unidad de tiempo. Se puede expresar en m3/min; en L/min; L/s; ml/s; etc. Comúnmente en los sistemas biológicos se utiliza L/min y L/s; tal es el caso del trabajo de bomba del corazón el cual es de 5,6 L/min. El flujo también se le conoce como volumen caudal y se representa como Q = Av

PRINCIPIO O TEOREMA DE BERNOULLI Hasta ahora sólo han sido consideradas situaciones estáticas para los fluidos, pero el comportamiento de ellos cambia ante situaciones dinámicas. El principio de Bernoulli se aplica a los líquidos en movimiento. Cuando un fluido se mueve por una región en que su velocidad o su altura se modifican la presión también cambia. Establece que a medida que aumentamos la velocidad de desplazamiento de un fluido (gas o líquido) en un circuito cerrado, su presión interna disminuye (asume un flujo laminar sin fricción y que la viscosidad es despreciable). Si la velocidad se dobla, la presión baja a la mitad. Sin embargo, a alta velocidad, la presión baja en forma desproporcionada. Ecuación de Bernoulli con energía constante:

cons ns nstan tan tante te P+½ ½ρ ρv2 + ρgh = co

Alice Donde, P es la presión a la que se encuentra el fluido, ρ es su densidad, g es la constante de gravedad y v es la velocidad del fluido en la sección considerada, h es la altura de referencia. Para que el principio se aplique la viscosidad debe ser mínima y el flujo debe ser laminar.

Escrita de otra forma, la ecuación de Bernoulli queda como:

ρgh= co cons ns nsttan ante te V2ρ/2 + P ++ρ E C + EP = ET Esta ecuación se aplica a muchas situaciones en medicina, como son la medida de la presión arterial, la aplicación de presión de aire en los pulmones para respiración artificial, el drenado de líquidos humanos a través de sondas. En el tratamiento de la hidrocefalia (exceso de líquido cefalorraquídeo) es necesario drenar el líquido y disminuir la presión excesiva que se está desarrollando se procede a colocar una sonda hecha de un material especial, que no provoca reacción de rechazo por el organismo, en la cavidad cerebral que está bloqueada y se desvía el fluido hacia otra cavidad corporal basado en el principio de Bernoulli. Debido al pequeño diámetro de la sonda y la presencia de extensiones a su alrededor, el líquido fluye por estas extensiones hacia el interior de la sonda.

TUBO DE VENTURI El tubo de Venturi es utilizado para medir la velocidad de flujo en fluidos incompresibles. Es un tubo con una parte de menor diámetro donde se incrementa la velocidad y un tubo vertical donde se puede poner un manómetro que mide los cambios de presión. Cuando la velocidad aumenta en el punto de estrechez, la presión disminuye por efecto del cambio de energía potencial en energía cinética. Al combinar la ecuación de continuidad con el principio de Bernoulli se puede calcular la velocidad de flujo en un tubo de Venturi así:

TEOREMA DE TORRICELL I: El teorema de Torricelli indica que la velocidad de salida de un líquido contenido en un recipiente a través de un orificio pequeño, es igual a la que alcanzaría un cuerpo cayendo libremente desde una altura igual a la diferencia de nivel entre la superficie del líquido y el orificio de salida.

Alice

LEY DE POISEUILLE La ley de Poiseuille establece que el flujo de un líquido es directamente proporcional a la cuarta potencia del radio del tubo y a la diferencia de presiones entre los extremos del mismo, e inversamente proporcional a la longitud del tubo y al coeficien...