jueves, 2 de mayo de 2013

Ecuación de estado sobre el flujo de un fluido, en este caso el flujo sanguineo..

Datos importantes:
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.

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 = ΔP (P1 – P2) / R


R=resistencia
Q=flujo o caudal

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


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.


Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el número de Reynolds (NR), un número adimensional que depende de:
       Imagen5.5
r, radio (m) velocidad media (m/s), densidad (g/cc) y la viscosidad (Pa).

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:
       Imagen5.6
(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.
s).

 Datos de la ecuación:
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.
Ecuación:
Imagen5.10
 
π/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. 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 se ha formulado para flujos de fluidos homogéneos con una viscosidad constante, sin embargo, en los vasos sanguíneos estas condiciones no siempre se cumplen.
Cuando la velocidad del flujo es alta o si la presión es elevada, se generan en gran medida remolinos o turbulencias que modifican el flujo.

La viscosidad (η) se define como la propiedad de los fluidos, principalmente de los líquidos, de oponer resistencia al desplazamiento de las capas de moléculas, que es indirectamente proporcional al flujo.
Los fluidos 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.

La viscosidad es directamente proporcional a la temperatura de la sangre porque si la temperatura de la sangre aumenta, su densidad disminuye, por lo tanto la resistencia al movimiento en las venas y arterias es menor, por lo que aumentará el flujo.

Fuentes:
http://bit.ly/102iGBv
http://bit.ly/U4Y3MW

miércoles, 1 de mayo de 2013

Introducción a la ecuación de estado

Debido a que el sistema termodinámico a tratar en este blog es "LA SANGRE" consideraré varios puntos para realizar la ecuación de estado pertinente:

  1. La sangre se considera como un fluido, en este caso un fluido viscoso; claro esta que no siempre es así.

    La sangre presenta una viscosidad variable, es el caso de la sangre que se modifica dependiendo de las dimensiones del tubo y del tipo de flujo. Por tanto, cuando la velocidad de la sangre se incrementa la viscosidad disminuye.

    Así se ha de tener en cuenta que la sangre no presenta una viscosidad constante. Al estar formada por células y plasma, las primeras son las responsables principales de la viscosidad sanguínea, y tanto el hematocrito (Aparato centrifugador que permite la separación de los glóbulos y el plasma sanguíneo) como la velocidad del flujo y el diámetro de la artería, vena o capilar modifican la viscosidad de la sangre. A altas velocidades, la viscosidad disminuye al situarse las células preferentemente en el eje central del vaso. 

     Fuente: http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/fisiologia-humana-2011-g367/material-de-clase/bloque-tematico-1.-fisiologia-del-aparato/tema-5.-hemodinamica-o-fisica-del-flujo-sanguineo/tema-5.-hemodinamica-o-fisica-del-flujo-sanguineo

     

lunes, 29 de abril de 2013

Descripción del sistema con el lenguaje termodinámico

Sistema: La sangre en el corazón humano, en la venas, arterias y capilares.
# de componentes:
Tiene 2 componentes; la sangre se compone de células y componentes extracelulares (su matriz extracelular). Estas dos fracciones tisulares vienen representadas por:
Los elementos formes, también llamados elementos figurados: son elementos semisólidos (es decir, mitad líquidos y mitad sólidos) y partículas (corpúsculos) representadas por células y componentes derivados de células.
 El plasma sanguíneo: un fluido traslúcido y amarillento que representa la matriz extracelular líquida en la que están suspendidos los elementos formes; componentes 90% de agua y vitaminas, anticuerpos, proteínas, factores de coagulación, hormonas, hidratos de carbono, etc.
Función  transportadora de células, materias nutritivas, residuos, hormonas, etc.
Función reguladora de la temperatura, de la presión osmótica, del equilibrio iónico.
Función coagulante cuando se rompe el vaso sanguíneo.

Los elementos formes de la sangre son variados en tamaño, estructura y función, y se agrupan en:
Glóbulos rojos:
Contienen la hemoglobina que le confiere a la sangre su color rojo; son células sin núcleo.
Función respiratoria, transportan el oxígeno de los pulmones a los tejidos y recogen de éstos el anhídrido carbónico para que se elimine a través de los pulmones y la respiración.
Cantidad 4- 6 millones/mm3
Vida 4 meses de vida media
Glóbulos blancos:
Células con núcleo.
Tipos. Neutrófilos, basófilos, eosinófilos, linfocitos y monocitos.
Función inmunitaria. Capturan y destruyen los agentes patógenos y producen anticuerpos.
Algunos tienen una vida muy corta: menos de 24 horas.
Cantidad. 4.300-10.000/mm3.
 Plaquetas:
No son células completas, sino trozos pequeños de citoplasma, procedentes de otras células.
Función hemostática. Cuando se rompe la pared de un vaso sanguíneo se adhieren rápidamente para parar la hemorragia, dando tiempo a la formación del coágulo definitivo.
Vida. 7-10 días de vida media.
Cantidad. 150.000-400.000 mm3.



# de fases: 
El sistema tiene dos fases, esto ya esta explicado en la información de arriba.
Clasificación del sistema por el número de fases:
Físicamente se puede observar que el sistema es homogéneo pero al ser examinado por un microscopio se puede observar que es heterogéneo porque se nota una fase líquida (plasma sanguíneo) y partículas en suspensión (células sanguíneas).

Su interacción con el entorno:
El sistema debido a sus propiedades y características se considera abierto ya que hay un intercambio de matera y energía, pues la sangre en el corazón es bombeada y por ende expulsada a todo el cuerpo por medio de venas, arterias y capilares, permitiendo regular la temperatura corporal.
Clasificación de las paredes por:
Interacción mecánica:
Considerando que la sangre está contenida en el corazón, venas, arterias y capilares se puede decir que, las paredes del corazón son rígidas pues mantienen a la sangre dentro de él, también el corazón actúa como pared móvil flexible permitiendo la variación de volumen de la sangre, presentándose interacciones mecánicas entre el corazón y las venas, arterias y capilares, siendo estas últimas fronteras para el corazón.
Las venas, arterias y capilares actúan también como paredes móviles flexibles ya que permiten la variación del volumen de la sangre.
Interacción térmica:
Son diatérmicas porque las paredes, la energía del bombeo del corazón y el plasma sanguíneo son los que le aportan a la sangre la capacidad de regular la temperatura corporal. 

Su intercambio de materia con el entorno:
En el caso del corazón sus paredes son semipermeables pues este permite selectivamente el paso de la sangre.
Por otro lado las venas, arterias y capilares actuarían como permeables ya que permiten el paso de masa pues estas se encargan de transportar a la sangre a todas las partes del cuerpo y a su vez regresarla al corazón o pulmones.