compiladofluidos
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Tema 1 Estados de la Materia
La materia es todo lo que posee masa y ocupa un lugar en el espacio Eacutesta podemos encontrarla en tres fases
I Estado Liacutequido
Un liacutequido es un fluido que posee un volumen definido a una temperatura dada cualquiera sea el tamantildeo o la forma del recipiente en el que estaacute contenido Aunque su volumen puede disminuir ligeramente al aplicarle una presioacuten muy elevada un liacutequido puede ser considerado incompresible a casi todos los efectos Asiacute no hay un cambio significativo en el volumen del agua cuando su presioacuten variacutea de 0 atm a 10 atm Esto contrasta con el volumen de un gas que es infinito a presioacuten cero y que variacutea en un factor 10 cuando la presioacuten pasa de 0 atm a 10 atm
Propiedades de los liacutequidos
Calor de vaporizacioacuten Tensioacuten superficial Accioacuten capilar Osmosis Presioacuten negativa
II Estado Soacutelido
Un soacutelido es un objeto riacutegido que tiende a mantener su forma cuando se le aplican fuerzas externas Debido a esta rigidez los materiales soacutelidos se emplean en la construccioacuten de todas las estructuras complejas que tienen una forma fija Existen distintos tipos de soacutelidos entre ellos los
Soacutelidos Cristalinos las moleacuteculas estaacuten dispuestas en una red cuacutebica
Soacutelidos no Cristalinos las moleacuteculas estaacuten dispuestas al azar
III Estado Gaseoso
Los gases igual que los liacutequidos no tienen forma fija pero a diferencia de eacutestos su volumen tampoco es fijo Tambieacuten son fluidos como los liacutequidos
En los gases las fuerzas que mantienen unidas las partiacuteculas son muy pequentildeas En un gas el nuacutemero de partiacuteculas por unidad de volumen es tambieacuten muy pequentildeo
Las partiacuteculas 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 partiacuteculas se mueven libremente de modo que ocupan todo el espacio disponible La compresibilidad tiene un liacutemite si se reduce mucho el volumen en que se encuentra confinado un gas eacuteste pasaraacute a estado liacutequido
Al aumentar la temperatura las partiacuteculas se mueven maacutes deprisa y chocan con maacutes energiacutea contra las paredes del recipiente por lo que aumenta la presioacuten
Cambios de estado
Entre los cambios fiacutesicos maacutes importantes tenemos los cambios de estado que son aquellos que se producen por accioacuten del calor
Podemos distinguir dos tipos de cambios de estado seguacuten sea la influencia del calor cambios progresivos y cambios regresivos
Cambios progresivos son los que se producen al aplicar calor
Estos son sublimacioacuten progresiva fusioacuten y evaporacioacuten
1) Sublimacioacuten progresiva
Es la transformacioacuten directa sin pasar por otro estado intermedio de una materia en estado soacutelido a estado gaseoso al aplicarle calor
Ejemplo Hielo (agua en estado soacutelido) + temperatura = vapor (agua en estado gaseoso)
2) Fusioacuten
Es la transformacioacuten de un soacutelido en liacutequido al aplicarle calor Es importante hacer la diferencia con el punto de fusioacuten que es la temperatura a la cual ocurre la fusioacuten Esta temperatura es especiacutefica para cada sustancia que se funde
Ejemplos
Cobre soacutelido + temperatura = cobre liacutequido
Cubo de hielo (soacutelido) + temperatura = agua (liacutequida)
El calor acelera el movimiento de las partiacuteculas del hielo se derrite y se convierte en agua liacutequida
3) Evaporacioacuten
Es la transformacioacuten de las partiacuteculas de superficie de un liacutequido en gas por la accioacuten del calor
Este cambio ocurre en forma normal a temperatura ambiente en algunas sustancias liacutequidas como agua alcohol y otras
Ejemplo Cuando te lavas las manos y las pones bajo la maacutequina que tira aire caliente eacutestas se secan Sin embargo si le aplicamos mayor temperatura la evaporacioacuten se transforma en ebullicioacuten
4) Ebullicioacuten
Es la transformacioacuten de todas las partiacuteculas del liacutequido en gas por la accioacuten del calor aplicado
En este caso tambieacuten hay una temperatura especial para cada sustancia a la cual se produce la ebullicioacuten y la conocemos como punto de ebullicioacuten
Ejemplos El agua tiene su punto de ebullicioacuten a los 100ordm C alcohol a los 78ordm C (el teacutermino hervir es una forma comuacuten de referirse a la ebullicioacuten)
Cambios regresivos
Estos cambios se producen por el enfriamiento de los cuerpos y tambieacuten distinguimos tres tipos que son sublimacioacuten regresiva solidificacioacuten condensacioacuten
1) Sublimacioacuten regresiva
Es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a estado soacutelido sin pasar por el estado liacutequido
2) Solidificacioacuten
Es el paso de una sustancia en estado liacutequido a soacutelido
Este cambio lo podemos verificar al poner en el congelador un vaso con agua o los tiacutepicos cubitos de hielo
3) Condensacioacuten
Es el cambio de estado de una sustancia en estado gaseoso a estado liacutequido
Ejemplo El vapor de agua al chocar con una superficie friacutea se transforma en liacutequido En invierno los vidrios de las micros se empantildean y luego le corren gotitas es el vapor de agua que se ha condensado En el bantildeo de la casa cuando nos duchamos con agua muy caliente y se empantildea el espejo luego le corren las gotitas de agua
Resumen Caracteriacutesticas fiacutesicas de los estados
Tema 2 Fluidos
Se llaman fluidos al conjunto de sustancias donde existe entre sus moleacuteculas poca fuerza de atraccioacuten cambiando su forma lo que ocasiona que la posicioacuten que toman sus moleacuteculas variacutea ante una fuerza aplicada sobre ellos pues justamente fluyen Los liacutequidos 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 estaacuten conformados por los liacutequidos y los gases siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales)Propiedades
Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y caracteriacutesticas del mismo tanto en reposo como en movimiento Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido
Propiedades de los fluiacutedos
DENSIDAD
Por definicioacuten es la masa por unidad de volumen teniendo como reciproco el concepto de volumen especiacutefico que es el volumen ocupado por unidad de masa
Existen distintos tipos de densidades en los fluidos como por ejemplo el aire a presioacuten atmosfeacuterica que es de 13 kg m-3 o el agua que es casi 1000 veces maacutes grande que la antes mencionada la densidad del agua dulce es de 1000 kg m -3 esto se debe porque el estado liacutequido es un estado de agregacioacuten mucho maacutes compacto que el estado gaseoso En siacutentesis La densidad de cualquier liacutequido es mayor que la densidad de cualquier gas
La densidad de los fluidos depende de la temperatura y de la presioacuten (esta relacioacuten se denomina ecuacioacuten 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 relacioacuten sufre algunas irregularidades
La densidad del agua no solo depende de la temperatura y presioacuten tambieacuten 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 seraacute la salinidad y en consecuencia mayor seraacute 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 deformacioacuten 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 siacute 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 tambieacuten depende de la temperatura de esta forma la viscosidad de un fluido disminuye con la reduccioacuten de la densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura
La viscosidad se mide en el sistema internacional como Ns m-2 pero tambieacuten se puede expresar en el sistema cgs que equivale a dscm -2 y se denomina poiseen honor de Poiseuille o tambieacuten se puede utilizar el centipoise (cp) = 10-2
La viscosidad en un fluido da cuenta de la friccioacuten entre dos capas del fluido que se mueven una respecto de la otra
TENSIOacuteN SUPERFICIAL
Es la resistencia de la superficie a su deformacioacuten y esta se produce por la cohesioacuten interna o fuerzas de cohesioacuten entre las moleacuteculas debido a la atraccioacuten que existe entre ellas Estacaracteriacutestica distingue a los liacutequidos 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
-Regioacuten interior
-Regioacuten superficial
Regioacuten interior una moleacutecula en esta regioacuten tiene el mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la derecha como el mismoel mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la izquierda hacia arriba o hacia abajo por lo tanto la resultante de todas las fuerzas es cero
Regioacuten superficial una moleacutecula en esta regioacuten tiene una fuerza resultante dirigida hacia el interior del fluido Esto hace que para llevar una moleacutecula a la superficie tenga que realizarse un trabajo es decir hay que aportar una energiacutea que evaluada por unidad de aacuterea se conoce como tensioacuten superficial
REGIOacuteN SUPERFICIAL
---------------------------------------------------------------------------------
REGIOacuteN
INTERIOR
Para aumentar la superficie de un fluido se debe realizar un trabajo que equivale a la energiacutea potencial de las moleacuteculas de fluido que han de pasar de la regioacuten anterior a la regioacuten superficial
En la medida que las moleacuteculas de cada fluido tienen distintas fuerzas de interaccioacuten y si se disuelve una sustancia en un fluido la disolucioacuten tiene una tensioacuten superficial distinta del fluido disolvente
La capilaridad se relaciona con la tensioacuten superficial
Si dentro de un recipiente lleno de liacutequido (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 competicioacuten entre dos fuerzas
-Fuerza de cohesioacuten del liacutequido
-Fuerza entre el liacutequido y el solido
Por un lado la atraccioacuten del vidrio hacia las moleacuteculas 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 tensioacuten 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 tensioacuten superficial iguala en magnitud al peso de la columna de agua
Cuando mayor sea la tensioacuten superficial mayor seraacute el ascenso capilar y cuando mayor sea el radio del tubo menor es el ascenso capilar
PRESIOacuteN
Corresponde a la fuerza que ejerce un fluido sobre las superficies o medio que lo rodea la
presioacuten sobre este puede ser de la aplicacioacuten de una fuerza externa o del propio peso del
fluido Por ende la Presioacuten equivale a LA FUERZA POR UNIDAD DE AREA QUE SE EJERCE
PERPENDICULARMENTE A UNA SUPERFICIE
P = Fy A P = Presioacuten
A = Aacuterea
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 presioacuten ejercida) a diferencia del fluido este
comenzara a fluir debido a su carencia de rigidez es por esto que el fluido no podraacute 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 ldquoCromer Fiacutesica para las ciencias de la vidardquo ldquoOBSERVACION un
lubricante reduce el rozamiento entre dos objetos solidos mediante la introduccioacuten de
una delgada capa de fluido como el aceite entre sus superficies Dado que el propio
fluido no puede ejercer friccioacuten estaacutetica 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 friccioacuten estaacutetica de solo 0015
Este es mucho maacutes pequentildeo que el que se puede obtener para superficies mecaacutenicas El
pequentildeo valor del coeficiente de friccioacuten es absolutamente esencial a causa de las
grandes fuerzas de contacto que se ejercen en las articulacionesrdquo
Propiedad 2 de los fluidos (Ley de Pascal)
La presioacuten en un fluido en un recipiente en reposo es la misma en todas partes debido a
que la presioacuten aplicada sobre este se transmite a traveacutes 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
Ecuacioacuten de Bernoulli
La ecuacioacuten de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido movieacutendose a lo largo de una liacutenea de corriente Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinaacutemica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en reacutegimen de circulacioacuten por un conducto cerrado la energiacutea que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido La energiacutea de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes
Cineacutetica es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido Potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que
posee
La siguiente ecuacioacuten conocida como Ecuacioacuten de Bernoulli (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos teacuterminos
V = velocidad del fluido en la seccioacuten considerada g = aceleracioacuten gravitatoria z = altura en la direccioacuten de la gravedad desde una cota de referencia P = presioacuten a lo largo de la liacutenea 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 compantildeeros les faciliten Entra en la prueba)
Tema 4 Teorema de Bernoulli
Mecaacutenica de los fluidos
Mecaacutenica de fluidos parte de la fiacutesica que se ocupa de la accioacuten de los fluidos en reposo o en movimiento asiacute como de las aplicaciones y mecanismos de ingenieriacutea que utilizan fluidosLa mecaacutenica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales la estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica que se ocupa de los fluidos en reposo y la dinaacutemica de fluidos que trata de los fluidos en movimientoEntre las aplicaciones de la mecaacutenica de fluidos estaacuten la propulsioacuten a chorro las turbinas los compresores y las bombas La hidraacuteulica estudia la utilizacioacuten en ingenieriacutea de la presioacuten del agua o del aceite
Estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica
Una caracteriacutestica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partiacutecula del fluido es la misma en todas direcciones Si las fuerzas fueran desiguales la partiacutecula se desplazariacutea en la direccioacuten de la fuerza resultante De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie mdashla presioacutenmdash 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 presioacuten no fuera perpendicular la fuerza tendriacutea una componente tangencial no equilibrada y el fluido se moveriacutea a lo largo de la pared
Dinaacutemica de fluidos o hidrodinaacutemica
Esta rama de la mecaacutenica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento estas leyes son enormemente complejas
La energiacutea de un fluido consta de tres componentes Cineacutetico es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que posee Teorema de Bernoulli
Teorema de Bernoulli principio fiacutesico que implica la disminucioacuten de la presioacuten de un fluido (liacutequido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad Fue formulado en 1738 por el matemaacutetico y fiacutesico suizo Daniel Bernoulli El teorema afirma que la energiacutea total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo Puede demostrarse que como consecuencia de ello el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminucioacuten de su presioacuten
El teorema se aplica al flujo sobre superficies como las alas de un avioacuten o las heacutelices de un barco Las alas estaacuten disentildeadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior por lo que la presioacuten sobre esta uacuteltima es mayor que sobre la superior Esta diferencia de presioacuten proporciona la fuerza de sustentacioacuten que mantiene al avioacuten en vuelo Una heacutelice tambieacuten es un plano aerodinaacutemico es decir tiene forma de ala En este caso la diferencia de presioacuten que se produce al girar la heacutelice proporciona el empuje que impulsa al barco El teorema de Bernoulli tambieacuten se emplea en las toberas donde se acelera el flujo reduciendo el diaacutemetro del tubo con la consiguiente caiacuteda de presioacuten Asimismo se aplica en los caudaliacutemetros de orificio tambieacuten llamados venturi que miden la diferencia de presioacuten 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 diaacutemetro 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 presioacuten y viceversa a permitido al hombre encontrarle varias aplicaciones practicasun ejemplo de estas aplicacioacuten son las siguientesque permiten comprobar que la presioacuten disminuye al aumentar la velocidad
Coloque un embudo en posicioacuten 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 sueacuteltela observara que quedara suspendida en la corriente de agua sin caer esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstaacuteculo es decir la pelota en este caso aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella disminuyendo su presioacutencomo la pelota recibe la presioacuten 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
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
En los gases las fuerzas que mantienen unidas las partiacuteculas son muy pequentildeas En un gas el nuacutemero de partiacuteculas por unidad de volumen es tambieacuten muy pequentildeo
Las partiacuteculas 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 partiacuteculas se mueven libremente de modo que ocupan todo el espacio disponible La compresibilidad tiene un liacutemite si se reduce mucho el volumen en que se encuentra confinado un gas eacuteste pasaraacute a estado liacutequido
Al aumentar la temperatura las partiacuteculas se mueven maacutes deprisa y chocan con maacutes energiacutea contra las paredes del recipiente por lo que aumenta la presioacuten
Cambios de estado
Entre los cambios fiacutesicos maacutes importantes tenemos los cambios de estado que son aquellos que se producen por accioacuten del calor
Podemos distinguir dos tipos de cambios de estado seguacuten sea la influencia del calor cambios progresivos y cambios regresivos
Cambios progresivos son los que se producen al aplicar calor
Estos son sublimacioacuten progresiva fusioacuten y evaporacioacuten
1) Sublimacioacuten progresiva
Es la transformacioacuten directa sin pasar por otro estado intermedio de una materia en estado soacutelido a estado gaseoso al aplicarle calor
Ejemplo Hielo (agua en estado soacutelido) + temperatura = vapor (agua en estado gaseoso)
2) Fusioacuten
Es la transformacioacuten de un soacutelido en liacutequido al aplicarle calor Es importante hacer la diferencia con el punto de fusioacuten que es la temperatura a la cual ocurre la fusioacuten Esta temperatura es especiacutefica para cada sustancia que se funde
Ejemplos
Cobre soacutelido + temperatura = cobre liacutequido
Cubo de hielo (soacutelido) + temperatura = agua (liacutequida)
El calor acelera el movimiento de las partiacuteculas del hielo se derrite y se convierte en agua liacutequida
3) Evaporacioacuten
Es la transformacioacuten de las partiacuteculas de superficie de un liacutequido en gas por la accioacuten del calor
Este cambio ocurre en forma normal a temperatura ambiente en algunas sustancias liacutequidas como agua alcohol y otras
Ejemplo Cuando te lavas las manos y las pones bajo la maacutequina que tira aire caliente eacutestas se secan Sin embargo si le aplicamos mayor temperatura la evaporacioacuten se transforma en ebullicioacuten
4) Ebullicioacuten
Es la transformacioacuten de todas las partiacuteculas del liacutequido en gas por la accioacuten del calor aplicado
En este caso tambieacuten hay una temperatura especial para cada sustancia a la cual se produce la ebullicioacuten y la conocemos como punto de ebullicioacuten
Ejemplos El agua tiene su punto de ebullicioacuten a los 100ordm C alcohol a los 78ordm C (el teacutermino hervir es una forma comuacuten de referirse a la ebullicioacuten)
Cambios regresivos
Estos cambios se producen por el enfriamiento de los cuerpos y tambieacuten distinguimos tres tipos que son sublimacioacuten regresiva solidificacioacuten condensacioacuten
1) Sublimacioacuten regresiva
Es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a estado soacutelido sin pasar por el estado liacutequido
2) Solidificacioacuten
Es el paso de una sustancia en estado liacutequido a soacutelido
Este cambio lo podemos verificar al poner en el congelador un vaso con agua o los tiacutepicos cubitos de hielo
3) Condensacioacuten
Es el cambio de estado de una sustancia en estado gaseoso a estado liacutequido
Ejemplo El vapor de agua al chocar con una superficie friacutea se transforma en liacutequido En invierno los vidrios de las micros se empantildean y luego le corren gotitas es el vapor de agua que se ha condensado En el bantildeo de la casa cuando nos duchamos con agua muy caliente y se empantildea el espejo luego le corren las gotitas de agua
Resumen Caracteriacutesticas fiacutesicas de los estados
Tema 2 Fluidos
Se llaman fluidos al conjunto de sustancias donde existe entre sus moleacuteculas poca fuerza de atraccioacuten cambiando su forma lo que ocasiona que la posicioacuten que toman sus moleacuteculas variacutea ante una fuerza aplicada sobre ellos pues justamente fluyen Los liacutequidos 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 estaacuten conformados por los liacutequidos y los gases siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales)Propiedades
Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y caracteriacutesticas del mismo tanto en reposo como en movimiento Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido
Propiedades de los fluiacutedos
DENSIDAD
Por definicioacuten es la masa por unidad de volumen teniendo como reciproco el concepto de volumen especiacutefico que es el volumen ocupado por unidad de masa
Existen distintos tipos de densidades en los fluidos como por ejemplo el aire a presioacuten atmosfeacuterica que es de 13 kg m-3 o el agua que es casi 1000 veces maacutes grande que la antes mencionada la densidad del agua dulce es de 1000 kg m -3 esto se debe porque el estado liacutequido es un estado de agregacioacuten mucho maacutes compacto que el estado gaseoso En siacutentesis La densidad de cualquier liacutequido es mayor que la densidad de cualquier gas
La densidad de los fluidos depende de la temperatura y de la presioacuten (esta relacioacuten se denomina ecuacioacuten 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 relacioacuten sufre algunas irregularidades
La densidad del agua no solo depende de la temperatura y presioacuten tambieacuten 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 seraacute la salinidad y en consecuencia mayor seraacute 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 deformacioacuten 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 siacute 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 tambieacuten depende de la temperatura de esta forma la viscosidad de un fluido disminuye con la reduccioacuten de la densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura
La viscosidad se mide en el sistema internacional como Ns m-2 pero tambieacuten se puede expresar en el sistema cgs que equivale a dscm -2 y se denomina poiseen honor de Poiseuille o tambieacuten se puede utilizar el centipoise (cp) = 10-2
La viscosidad en un fluido da cuenta de la friccioacuten entre dos capas del fluido que se mueven una respecto de la otra
TENSIOacuteN SUPERFICIAL
Es la resistencia de la superficie a su deformacioacuten y esta se produce por la cohesioacuten interna o fuerzas de cohesioacuten entre las moleacuteculas debido a la atraccioacuten que existe entre ellas Estacaracteriacutestica distingue a los liacutequidos 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
-Regioacuten interior
-Regioacuten superficial
Regioacuten interior una moleacutecula en esta regioacuten tiene el mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la derecha como el mismoel mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la izquierda hacia arriba o hacia abajo por lo tanto la resultante de todas las fuerzas es cero
Regioacuten superficial una moleacutecula en esta regioacuten tiene una fuerza resultante dirigida hacia el interior del fluido Esto hace que para llevar una moleacutecula a la superficie tenga que realizarse un trabajo es decir hay que aportar una energiacutea que evaluada por unidad de aacuterea se conoce como tensioacuten superficial
REGIOacuteN SUPERFICIAL
---------------------------------------------------------------------------------
REGIOacuteN
INTERIOR
Para aumentar la superficie de un fluido se debe realizar un trabajo que equivale a la energiacutea potencial de las moleacuteculas de fluido que han de pasar de la regioacuten anterior a la regioacuten superficial
En la medida que las moleacuteculas de cada fluido tienen distintas fuerzas de interaccioacuten y si se disuelve una sustancia en un fluido la disolucioacuten tiene una tensioacuten superficial distinta del fluido disolvente
La capilaridad se relaciona con la tensioacuten superficial
Si dentro de un recipiente lleno de liacutequido (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 competicioacuten entre dos fuerzas
-Fuerza de cohesioacuten del liacutequido
-Fuerza entre el liacutequido y el solido
Por un lado la atraccioacuten del vidrio hacia las moleacuteculas 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 tensioacuten 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 tensioacuten superficial iguala en magnitud al peso de la columna de agua
Cuando mayor sea la tensioacuten superficial mayor seraacute el ascenso capilar y cuando mayor sea el radio del tubo menor es el ascenso capilar
PRESIOacuteN
Corresponde a la fuerza que ejerce un fluido sobre las superficies o medio que lo rodea la
presioacuten sobre este puede ser de la aplicacioacuten de una fuerza externa o del propio peso del
fluido Por ende la Presioacuten equivale a LA FUERZA POR UNIDAD DE AREA QUE SE EJERCE
PERPENDICULARMENTE A UNA SUPERFICIE
P = Fy A P = Presioacuten
A = Aacuterea
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 presioacuten ejercida) a diferencia del fluido este
comenzara a fluir debido a su carencia de rigidez es por esto que el fluido no podraacute 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 ldquoCromer Fiacutesica para las ciencias de la vidardquo ldquoOBSERVACION un
lubricante reduce el rozamiento entre dos objetos solidos mediante la introduccioacuten de
una delgada capa de fluido como el aceite entre sus superficies Dado que el propio
fluido no puede ejercer friccioacuten estaacutetica 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 friccioacuten estaacutetica de solo 0015
Este es mucho maacutes pequentildeo que el que se puede obtener para superficies mecaacutenicas El
pequentildeo valor del coeficiente de friccioacuten es absolutamente esencial a causa de las
grandes fuerzas de contacto que se ejercen en las articulacionesrdquo
Propiedad 2 de los fluidos (Ley de Pascal)
La presioacuten en un fluido en un recipiente en reposo es la misma en todas partes debido a
que la presioacuten aplicada sobre este se transmite a traveacutes 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
Ecuacioacuten de Bernoulli
La ecuacioacuten de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido movieacutendose a lo largo de una liacutenea de corriente Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinaacutemica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en reacutegimen de circulacioacuten por un conducto cerrado la energiacutea que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido La energiacutea de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes
Cineacutetica es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido Potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que
posee
La siguiente ecuacioacuten conocida como Ecuacioacuten de Bernoulli (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos teacuterminos
V = velocidad del fluido en la seccioacuten considerada g = aceleracioacuten gravitatoria z = altura en la direccioacuten de la gravedad desde una cota de referencia P = presioacuten a lo largo de la liacutenea 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 compantildeeros les faciliten Entra en la prueba)
Tema 4 Teorema de Bernoulli
Mecaacutenica de los fluidos
Mecaacutenica de fluidos parte de la fiacutesica que se ocupa de la accioacuten de los fluidos en reposo o en movimiento asiacute como de las aplicaciones y mecanismos de ingenieriacutea que utilizan fluidosLa mecaacutenica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales la estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica que se ocupa de los fluidos en reposo y la dinaacutemica de fluidos que trata de los fluidos en movimientoEntre las aplicaciones de la mecaacutenica de fluidos estaacuten la propulsioacuten a chorro las turbinas los compresores y las bombas La hidraacuteulica estudia la utilizacioacuten en ingenieriacutea de la presioacuten del agua o del aceite
Estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica
Una caracteriacutestica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partiacutecula del fluido es la misma en todas direcciones Si las fuerzas fueran desiguales la partiacutecula se desplazariacutea en la direccioacuten de la fuerza resultante De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie mdashla presioacutenmdash 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 presioacuten no fuera perpendicular la fuerza tendriacutea una componente tangencial no equilibrada y el fluido se moveriacutea a lo largo de la pared
Dinaacutemica de fluidos o hidrodinaacutemica
Esta rama de la mecaacutenica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento estas leyes son enormemente complejas
La energiacutea de un fluido consta de tres componentes Cineacutetico es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que posee Teorema de Bernoulli
Teorema de Bernoulli principio fiacutesico que implica la disminucioacuten de la presioacuten de un fluido (liacutequido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad Fue formulado en 1738 por el matemaacutetico y fiacutesico suizo Daniel Bernoulli El teorema afirma que la energiacutea total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo Puede demostrarse que como consecuencia de ello el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminucioacuten de su presioacuten
El teorema se aplica al flujo sobre superficies como las alas de un avioacuten o las heacutelices de un barco Las alas estaacuten disentildeadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior por lo que la presioacuten sobre esta uacuteltima es mayor que sobre la superior Esta diferencia de presioacuten proporciona la fuerza de sustentacioacuten que mantiene al avioacuten en vuelo Una heacutelice tambieacuten es un plano aerodinaacutemico es decir tiene forma de ala En este caso la diferencia de presioacuten que se produce al girar la heacutelice proporciona el empuje que impulsa al barco El teorema de Bernoulli tambieacuten se emplea en las toberas donde se acelera el flujo reduciendo el diaacutemetro del tubo con la consiguiente caiacuteda de presioacuten Asimismo se aplica en los caudaliacutemetros de orificio tambieacuten llamados venturi que miden la diferencia de presioacuten 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 diaacutemetro 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 presioacuten y viceversa a permitido al hombre encontrarle varias aplicaciones practicasun ejemplo de estas aplicacioacuten son las siguientesque permiten comprobar que la presioacuten disminuye al aumentar la velocidad
Coloque un embudo en posicioacuten 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 sueacuteltela observara que quedara suspendida en la corriente de agua sin caer esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstaacuteculo es decir la pelota en este caso aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella disminuyendo su presioacutencomo la pelota recibe la presioacuten 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
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
2) Fusioacuten
Es la transformacioacuten de un soacutelido en liacutequido al aplicarle calor Es importante hacer la diferencia con el punto de fusioacuten que es la temperatura a la cual ocurre la fusioacuten Esta temperatura es especiacutefica para cada sustancia que se funde
Ejemplos
Cobre soacutelido + temperatura = cobre liacutequido
Cubo de hielo (soacutelido) + temperatura = agua (liacutequida)
El calor acelera el movimiento de las partiacuteculas del hielo se derrite y se convierte en agua liacutequida
3) Evaporacioacuten
Es la transformacioacuten de las partiacuteculas de superficie de un liacutequido en gas por la accioacuten del calor
Este cambio ocurre en forma normal a temperatura ambiente en algunas sustancias liacutequidas como agua alcohol y otras
Ejemplo Cuando te lavas las manos y las pones bajo la maacutequina que tira aire caliente eacutestas se secan Sin embargo si le aplicamos mayor temperatura la evaporacioacuten se transforma en ebullicioacuten
4) Ebullicioacuten
Es la transformacioacuten de todas las partiacuteculas del liacutequido en gas por la accioacuten del calor aplicado
En este caso tambieacuten hay una temperatura especial para cada sustancia a la cual se produce la ebullicioacuten y la conocemos como punto de ebullicioacuten
Ejemplos El agua tiene su punto de ebullicioacuten a los 100ordm C alcohol a los 78ordm C (el teacutermino hervir es una forma comuacuten de referirse a la ebullicioacuten)
Cambios regresivos
Estos cambios se producen por el enfriamiento de los cuerpos y tambieacuten distinguimos tres tipos que son sublimacioacuten regresiva solidificacioacuten condensacioacuten
1) Sublimacioacuten regresiva
Es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a estado soacutelido sin pasar por el estado liacutequido
2) Solidificacioacuten
Es el paso de una sustancia en estado liacutequido a soacutelido
Este cambio lo podemos verificar al poner en el congelador un vaso con agua o los tiacutepicos cubitos de hielo
3) Condensacioacuten
Es el cambio de estado de una sustancia en estado gaseoso a estado liacutequido
Ejemplo El vapor de agua al chocar con una superficie friacutea se transforma en liacutequido En invierno los vidrios de las micros se empantildean y luego le corren gotitas es el vapor de agua que se ha condensado En el bantildeo de la casa cuando nos duchamos con agua muy caliente y se empantildea el espejo luego le corren las gotitas de agua
Resumen Caracteriacutesticas fiacutesicas de los estados
Tema 2 Fluidos
Se llaman fluidos al conjunto de sustancias donde existe entre sus moleacuteculas poca fuerza de atraccioacuten cambiando su forma lo que ocasiona que la posicioacuten que toman sus moleacuteculas variacutea ante una fuerza aplicada sobre ellos pues justamente fluyen Los liacutequidos 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 estaacuten conformados por los liacutequidos y los gases siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales)Propiedades
Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y caracteriacutesticas del mismo tanto en reposo como en movimiento Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido
Propiedades de los fluiacutedos
DENSIDAD
Por definicioacuten es la masa por unidad de volumen teniendo como reciproco el concepto de volumen especiacutefico que es el volumen ocupado por unidad de masa
Existen distintos tipos de densidades en los fluidos como por ejemplo el aire a presioacuten atmosfeacuterica que es de 13 kg m-3 o el agua que es casi 1000 veces maacutes grande que la antes mencionada la densidad del agua dulce es de 1000 kg m -3 esto se debe porque el estado liacutequido es un estado de agregacioacuten mucho maacutes compacto que el estado gaseoso En siacutentesis La densidad de cualquier liacutequido es mayor que la densidad de cualquier gas
La densidad de los fluidos depende de la temperatura y de la presioacuten (esta relacioacuten se denomina ecuacioacuten 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 relacioacuten sufre algunas irregularidades
La densidad del agua no solo depende de la temperatura y presioacuten tambieacuten 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 seraacute la salinidad y en consecuencia mayor seraacute 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 deformacioacuten 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 siacute 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 tambieacuten depende de la temperatura de esta forma la viscosidad de un fluido disminuye con la reduccioacuten de la densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura
La viscosidad se mide en el sistema internacional como Ns m-2 pero tambieacuten se puede expresar en el sistema cgs que equivale a dscm -2 y se denomina poiseen honor de Poiseuille o tambieacuten se puede utilizar el centipoise (cp) = 10-2
La viscosidad en un fluido da cuenta de la friccioacuten entre dos capas del fluido que se mueven una respecto de la otra
TENSIOacuteN SUPERFICIAL
Es la resistencia de la superficie a su deformacioacuten y esta se produce por la cohesioacuten interna o fuerzas de cohesioacuten entre las moleacuteculas debido a la atraccioacuten que existe entre ellas Estacaracteriacutestica distingue a los liacutequidos 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
-Regioacuten interior
-Regioacuten superficial
Regioacuten interior una moleacutecula en esta regioacuten tiene el mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la derecha como el mismoel mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la izquierda hacia arriba o hacia abajo por lo tanto la resultante de todas las fuerzas es cero
Regioacuten superficial una moleacutecula en esta regioacuten tiene una fuerza resultante dirigida hacia el interior del fluido Esto hace que para llevar una moleacutecula a la superficie tenga que realizarse un trabajo es decir hay que aportar una energiacutea que evaluada por unidad de aacuterea se conoce como tensioacuten superficial
REGIOacuteN SUPERFICIAL
---------------------------------------------------------------------------------
REGIOacuteN
INTERIOR
Para aumentar la superficie de un fluido se debe realizar un trabajo que equivale a la energiacutea potencial de las moleacuteculas de fluido que han de pasar de la regioacuten anterior a la regioacuten superficial
En la medida que las moleacuteculas de cada fluido tienen distintas fuerzas de interaccioacuten y si se disuelve una sustancia en un fluido la disolucioacuten tiene una tensioacuten superficial distinta del fluido disolvente
La capilaridad se relaciona con la tensioacuten superficial
Si dentro de un recipiente lleno de liacutequido (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 competicioacuten entre dos fuerzas
-Fuerza de cohesioacuten del liacutequido
-Fuerza entre el liacutequido y el solido
Por un lado la atraccioacuten del vidrio hacia las moleacuteculas 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 tensioacuten 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 tensioacuten superficial iguala en magnitud al peso de la columna de agua
Cuando mayor sea la tensioacuten superficial mayor seraacute el ascenso capilar y cuando mayor sea el radio del tubo menor es el ascenso capilar
PRESIOacuteN
Corresponde a la fuerza que ejerce un fluido sobre las superficies o medio que lo rodea la
presioacuten sobre este puede ser de la aplicacioacuten de una fuerza externa o del propio peso del
fluido Por ende la Presioacuten equivale a LA FUERZA POR UNIDAD DE AREA QUE SE EJERCE
PERPENDICULARMENTE A UNA SUPERFICIE
P = Fy A P = Presioacuten
A = Aacuterea
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 presioacuten ejercida) a diferencia del fluido este
comenzara a fluir debido a su carencia de rigidez es por esto que el fluido no podraacute 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 ldquoCromer Fiacutesica para las ciencias de la vidardquo ldquoOBSERVACION un
lubricante reduce el rozamiento entre dos objetos solidos mediante la introduccioacuten de
una delgada capa de fluido como el aceite entre sus superficies Dado que el propio
fluido no puede ejercer friccioacuten estaacutetica 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 friccioacuten estaacutetica de solo 0015
Este es mucho maacutes pequentildeo que el que se puede obtener para superficies mecaacutenicas El
pequentildeo valor del coeficiente de friccioacuten es absolutamente esencial a causa de las
grandes fuerzas de contacto que se ejercen en las articulacionesrdquo
Propiedad 2 de los fluidos (Ley de Pascal)
La presioacuten en un fluido en un recipiente en reposo es la misma en todas partes debido a
que la presioacuten aplicada sobre este se transmite a traveacutes 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
Ecuacioacuten de Bernoulli
La ecuacioacuten de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido movieacutendose a lo largo de una liacutenea de corriente Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinaacutemica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en reacutegimen de circulacioacuten por un conducto cerrado la energiacutea que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido La energiacutea de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes
Cineacutetica es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido Potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que
posee
La siguiente ecuacioacuten conocida como Ecuacioacuten de Bernoulli (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos teacuterminos
V = velocidad del fluido en la seccioacuten considerada g = aceleracioacuten gravitatoria z = altura en la direccioacuten de la gravedad desde una cota de referencia P = presioacuten a lo largo de la liacutenea 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 compantildeeros les faciliten Entra en la prueba)
Tema 4 Teorema de Bernoulli
Mecaacutenica de los fluidos
Mecaacutenica de fluidos parte de la fiacutesica que se ocupa de la accioacuten de los fluidos en reposo o en movimiento asiacute como de las aplicaciones y mecanismos de ingenieriacutea que utilizan fluidosLa mecaacutenica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales la estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica que se ocupa de los fluidos en reposo y la dinaacutemica de fluidos que trata de los fluidos en movimientoEntre las aplicaciones de la mecaacutenica de fluidos estaacuten la propulsioacuten a chorro las turbinas los compresores y las bombas La hidraacuteulica estudia la utilizacioacuten en ingenieriacutea de la presioacuten del agua o del aceite
Estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica
Una caracteriacutestica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partiacutecula del fluido es la misma en todas direcciones Si las fuerzas fueran desiguales la partiacutecula se desplazariacutea en la direccioacuten de la fuerza resultante De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie mdashla presioacutenmdash 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 presioacuten no fuera perpendicular la fuerza tendriacutea una componente tangencial no equilibrada y el fluido se moveriacutea a lo largo de la pared
Dinaacutemica de fluidos o hidrodinaacutemica
Esta rama de la mecaacutenica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento estas leyes son enormemente complejas
La energiacutea de un fluido consta de tres componentes Cineacutetico es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que posee Teorema de Bernoulli
Teorema de Bernoulli principio fiacutesico que implica la disminucioacuten de la presioacuten de un fluido (liacutequido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad Fue formulado en 1738 por el matemaacutetico y fiacutesico suizo Daniel Bernoulli El teorema afirma que la energiacutea total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo Puede demostrarse que como consecuencia de ello el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminucioacuten de su presioacuten
El teorema se aplica al flujo sobre superficies como las alas de un avioacuten o las heacutelices de un barco Las alas estaacuten disentildeadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior por lo que la presioacuten sobre esta uacuteltima es mayor que sobre la superior Esta diferencia de presioacuten proporciona la fuerza de sustentacioacuten que mantiene al avioacuten en vuelo Una heacutelice tambieacuten es un plano aerodinaacutemico es decir tiene forma de ala En este caso la diferencia de presioacuten que se produce al girar la heacutelice proporciona el empuje que impulsa al barco El teorema de Bernoulli tambieacuten se emplea en las toberas donde se acelera el flujo reduciendo el diaacutemetro del tubo con la consiguiente caiacuteda de presioacuten Asimismo se aplica en los caudaliacutemetros de orificio tambieacuten llamados venturi que miden la diferencia de presioacuten 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 diaacutemetro 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 presioacuten y viceversa a permitido al hombre encontrarle varias aplicaciones practicasun ejemplo de estas aplicacioacuten son las siguientesque permiten comprobar que la presioacuten disminuye al aumentar la velocidad
Coloque un embudo en posicioacuten 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 sueacuteltela observara que quedara suspendida en la corriente de agua sin caer esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstaacuteculo es decir la pelota en este caso aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella disminuyendo su presioacutencomo la pelota recibe la presioacuten 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
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Es el cambio de una sustancia de estado gaseoso a estado soacutelido sin pasar por el estado liacutequido
2) Solidificacioacuten
Es el paso de una sustancia en estado liacutequido a soacutelido
Este cambio lo podemos verificar al poner en el congelador un vaso con agua o los tiacutepicos cubitos de hielo
3) Condensacioacuten
Es el cambio de estado de una sustancia en estado gaseoso a estado liacutequido
Ejemplo El vapor de agua al chocar con una superficie friacutea se transforma en liacutequido En invierno los vidrios de las micros se empantildean y luego le corren gotitas es el vapor de agua que se ha condensado En el bantildeo de la casa cuando nos duchamos con agua muy caliente y se empantildea el espejo luego le corren las gotitas de agua
Resumen Caracteriacutesticas fiacutesicas de los estados
Tema 2 Fluidos
Se llaman fluidos al conjunto de sustancias donde existe entre sus moleacuteculas poca fuerza de atraccioacuten cambiando su forma lo que ocasiona que la posicioacuten que toman sus moleacuteculas variacutea ante una fuerza aplicada sobre ellos pues justamente fluyen Los liacutequidos 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 estaacuten conformados por los liacutequidos y los gases siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales)Propiedades
Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y caracteriacutesticas del mismo tanto en reposo como en movimiento Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido
Propiedades de los fluiacutedos
DENSIDAD
Por definicioacuten es la masa por unidad de volumen teniendo como reciproco el concepto de volumen especiacutefico que es el volumen ocupado por unidad de masa
Existen distintos tipos de densidades en los fluidos como por ejemplo el aire a presioacuten atmosfeacuterica que es de 13 kg m-3 o el agua que es casi 1000 veces maacutes grande que la antes mencionada la densidad del agua dulce es de 1000 kg m -3 esto se debe porque el estado liacutequido es un estado de agregacioacuten mucho maacutes compacto que el estado gaseoso En siacutentesis La densidad de cualquier liacutequido es mayor que la densidad de cualquier gas
La densidad de los fluidos depende de la temperatura y de la presioacuten (esta relacioacuten se denomina ecuacioacuten 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 relacioacuten sufre algunas irregularidades
La densidad del agua no solo depende de la temperatura y presioacuten tambieacuten 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 seraacute la salinidad y en consecuencia mayor seraacute 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 deformacioacuten 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 siacute 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 tambieacuten depende de la temperatura de esta forma la viscosidad de un fluido disminuye con la reduccioacuten de la densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura
La viscosidad se mide en el sistema internacional como Ns m-2 pero tambieacuten se puede expresar en el sistema cgs que equivale a dscm -2 y se denomina poiseen honor de Poiseuille o tambieacuten se puede utilizar el centipoise (cp) = 10-2
La viscosidad en un fluido da cuenta de la friccioacuten entre dos capas del fluido que se mueven una respecto de la otra
TENSIOacuteN SUPERFICIAL
Es la resistencia de la superficie a su deformacioacuten y esta se produce por la cohesioacuten interna o fuerzas de cohesioacuten entre las moleacuteculas debido a la atraccioacuten que existe entre ellas Estacaracteriacutestica distingue a los liacutequidos 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
-Regioacuten interior
-Regioacuten superficial
Regioacuten interior una moleacutecula en esta regioacuten tiene el mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la derecha como el mismoel mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la izquierda hacia arriba o hacia abajo por lo tanto la resultante de todas las fuerzas es cero
Regioacuten superficial una moleacutecula en esta regioacuten tiene una fuerza resultante dirigida hacia el interior del fluido Esto hace que para llevar una moleacutecula a la superficie tenga que realizarse un trabajo es decir hay que aportar una energiacutea que evaluada por unidad de aacuterea se conoce como tensioacuten superficial
REGIOacuteN SUPERFICIAL
---------------------------------------------------------------------------------
REGIOacuteN
INTERIOR
Para aumentar la superficie de un fluido se debe realizar un trabajo que equivale a la energiacutea potencial de las moleacuteculas de fluido que han de pasar de la regioacuten anterior a la regioacuten superficial
En la medida que las moleacuteculas de cada fluido tienen distintas fuerzas de interaccioacuten y si se disuelve una sustancia en un fluido la disolucioacuten tiene una tensioacuten superficial distinta del fluido disolvente
La capilaridad se relaciona con la tensioacuten superficial
Si dentro de un recipiente lleno de liacutequido (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 competicioacuten entre dos fuerzas
-Fuerza de cohesioacuten del liacutequido
-Fuerza entre el liacutequido y el solido
Por un lado la atraccioacuten del vidrio hacia las moleacuteculas 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 tensioacuten 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 tensioacuten superficial iguala en magnitud al peso de la columna de agua
Cuando mayor sea la tensioacuten superficial mayor seraacute el ascenso capilar y cuando mayor sea el radio del tubo menor es el ascenso capilar
PRESIOacuteN
Corresponde a la fuerza que ejerce un fluido sobre las superficies o medio que lo rodea la
presioacuten sobre este puede ser de la aplicacioacuten de una fuerza externa o del propio peso del
fluido Por ende la Presioacuten equivale a LA FUERZA POR UNIDAD DE AREA QUE SE EJERCE
PERPENDICULARMENTE A UNA SUPERFICIE
P = Fy A P = Presioacuten
A = Aacuterea
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 presioacuten ejercida) a diferencia del fluido este
comenzara a fluir debido a su carencia de rigidez es por esto que el fluido no podraacute 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 ldquoCromer Fiacutesica para las ciencias de la vidardquo ldquoOBSERVACION un
lubricante reduce el rozamiento entre dos objetos solidos mediante la introduccioacuten de
una delgada capa de fluido como el aceite entre sus superficies Dado que el propio
fluido no puede ejercer friccioacuten estaacutetica 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 friccioacuten estaacutetica de solo 0015
Este es mucho maacutes pequentildeo que el que se puede obtener para superficies mecaacutenicas El
pequentildeo valor del coeficiente de friccioacuten es absolutamente esencial a causa de las
grandes fuerzas de contacto que se ejercen en las articulacionesrdquo
Propiedad 2 de los fluidos (Ley de Pascal)
La presioacuten en un fluido en un recipiente en reposo es la misma en todas partes debido a
que la presioacuten aplicada sobre este se transmite a traveacutes 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
Ecuacioacuten de Bernoulli
La ecuacioacuten de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido movieacutendose a lo largo de una liacutenea de corriente Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinaacutemica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en reacutegimen de circulacioacuten por un conducto cerrado la energiacutea que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido La energiacutea de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes
Cineacutetica es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido Potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que
posee
La siguiente ecuacioacuten conocida como Ecuacioacuten de Bernoulli (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos teacuterminos
V = velocidad del fluido en la seccioacuten considerada g = aceleracioacuten gravitatoria z = altura en la direccioacuten de la gravedad desde una cota de referencia P = presioacuten a lo largo de la liacutenea 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 compantildeeros les faciliten Entra en la prueba)
Tema 4 Teorema de Bernoulli
Mecaacutenica de los fluidos
Mecaacutenica de fluidos parte de la fiacutesica que se ocupa de la accioacuten de los fluidos en reposo o en movimiento asiacute como de las aplicaciones y mecanismos de ingenieriacutea que utilizan fluidosLa mecaacutenica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales la estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica que se ocupa de los fluidos en reposo y la dinaacutemica de fluidos que trata de los fluidos en movimientoEntre las aplicaciones de la mecaacutenica de fluidos estaacuten la propulsioacuten a chorro las turbinas los compresores y las bombas La hidraacuteulica estudia la utilizacioacuten en ingenieriacutea de la presioacuten del agua o del aceite
Estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica
Una caracteriacutestica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partiacutecula del fluido es la misma en todas direcciones Si las fuerzas fueran desiguales la partiacutecula se desplazariacutea en la direccioacuten de la fuerza resultante De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie mdashla presioacutenmdash 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 presioacuten no fuera perpendicular la fuerza tendriacutea una componente tangencial no equilibrada y el fluido se moveriacutea a lo largo de la pared
Dinaacutemica de fluidos o hidrodinaacutemica
Esta rama de la mecaacutenica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento estas leyes son enormemente complejas
La energiacutea de un fluido consta de tres componentes Cineacutetico es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que posee Teorema de Bernoulli
Teorema de Bernoulli principio fiacutesico que implica la disminucioacuten de la presioacuten de un fluido (liacutequido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad Fue formulado en 1738 por el matemaacutetico y fiacutesico suizo Daniel Bernoulli El teorema afirma que la energiacutea total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo Puede demostrarse que como consecuencia de ello el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminucioacuten de su presioacuten
El teorema se aplica al flujo sobre superficies como las alas de un avioacuten o las heacutelices de un barco Las alas estaacuten disentildeadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior por lo que la presioacuten sobre esta uacuteltima es mayor que sobre la superior Esta diferencia de presioacuten proporciona la fuerza de sustentacioacuten que mantiene al avioacuten en vuelo Una heacutelice tambieacuten es un plano aerodinaacutemico es decir tiene forma de ala En este caso la diferencia de presioacuten que se produce al girar la heacutelice proporciona el empuje que impulsa al barco El teorema de Bernoulli tambieacuten se emplea en las toberas donde se acelera el flujo reduciendo el diaacutemetro del tubo con la consiguiente caiacuteda de presioacuten Asimismo se aplica en los caudaliacutemetros de orificio tambieacuten llamados venturi que miden la diferencia de presioacuten 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 diaacutemetro 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 presioacuten y viceversa a permitido al hombre encontrarle varias aplicaciones practicasun ejemplo de estas aplicacioacuten son las siguientesque permiten comprobar que la presioacuten disminuye al aumentar la velocidad
Coloque un embudo en posicioacuten 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 sueacuteltela observara que quedara suspendida en la corriente de agua sin caer esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstaacuteculo es decir la pelota en este caso aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella disminuyendo su presioacutencomo la pelota recibe la presioacuten 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
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y caracteriacutesticas del mismo tanto en reposo como en movimiento Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido
Propiedades de los fluiacutedos
DENSIDAD
Por definicioacuten es la masa por unidad de volumen teniendo como reciproco el concepto de volumen especiacutefico que es el volumen ocupado por unidad de masa
Existen distintos tipos de densidades en los fluidos como por ejemplo el aire a presioacuten atmosfeacuterica que es de 13 kg m-3 o el agua que es casi 1000 veces maacutes grande que la antes mencionada la densidad del agua dulce es de 1000 kg m -3 esto se debe porque el estado liacutequido es un estado de agregacioacuten mucho maacutes compacto que el estado gaseoso En siacutentesis La densidad de cualquier liacutequido es mayor que la densidad de cualquier gas
La densidad de los fluidos depende de la temperatura y de la presioacuten (esta relacioacuten se denomina ecuacioacuten 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 relacioacuten sufre algunas irregularidades
La densidad del agua no solo depende de la temperatura y presioacuten tambieacuten 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 seraacute la salinidad y en consecuencia mayor seraacute 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 deformacioacuten 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 siacute 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 tambieacuten depende de la temperatura de esta forma la viscosidad de un fluido disminuye con la reduccioacuten de la densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura
La viscosidad se mide en el sistema internacional como Ns m-2 pero tambieacuten se puede expresar en el sistema cgs que equivale a dscm -2 y se denomina poiseen honor de Poiseuille o tambieacuten se puede utilizar el centipoise (cp) = 10-2
La viscosidad en un fluido da cuenta de la friccioacuten entre dos capas del fluido que se mueven una respecto de la otra
TENSIOacuteN SUPERFICIAL
Es la resistencia de la superficie a su deformacioacuten y esta se produce por la cohesioacuten interna o fuerzas de cohesioacuten entre las moleacuteculas debido a la atraccioacuten que existe entre ellas Estacaracteriacutestica distingue a los liacutequidos 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
-Regioacuten interior
-Regioacuten superficial
Regioacuten interior una moleacutecula en esta regioacuten tiene el mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la derecha como el mismoel mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la izquierda hacia arriba o hacia abajo por lo tanto la resultante de todas las fuerzas es cero
Regioacuten superficial una moleacutecula en esta regioacuten tiene una fuerza resultante dirigida hacia el interior del fluido Esto hace que para llevar una moleacutecula a la superficie tenga que realizarse un trabajo es decir hay que aportar una energiacutea que evaluada por unidad de aacuterea se conoce como tensioacuten superficial
REGIOacuteN SUPERFICIAL
---------------------------------------------------------------------------------
REGIOacuteN
INTERIOR
Para aumentar la superficie de un fluido se debe realizar un trabajo que equivale a la energiacutea potencial de las moleacuteculas de fluido que han de pasar de la regioacuten anterior a la regioacuten superficial
En la medida que las moleacuteculas de cada fluido tienen distintas fuerzas de interaccioacuten y si se disuelve una sustancia en un fluido la disolucioacuten tiene una tensioacuten superficial distinta del fluido disolvente
La capilaridad se relaciona con la tensioacuten superficial
Si dentro de un recipiente lleno de liacutequido (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 competicioacuten entre dos fuerzas
-Fuerza de cohesioacuten del liacutequido
-Fuerza entre el liacutequido y el solido
Por un lado la atraccioacuten del vidrio hacia las moleacuteculas 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 tensioacuten 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 tensioacuten superficial iguala en magnitud al peso de la columna de agua
Cuando mayor sea la tensioacuten superficial mayor seraacute el ascenso capilar y cuando mayor sea el radio del tubo menor es el ascenso capilar
PRESIOacuteN
Corresponde a la fuerza que ejerce un fluido sobre las superficies o medio que lo rodea la
presioacuten sobre este puede ser de la aplicacioacuten de una fuerza externa o del propio peso del
fluido Por ende la Presioacuten equivale a LA FUERZA POR UNIDAD DE AREA QUE SE EJERCE
PERPENDICULARMENTE A UNA SUPERFICIE
P = Fy A P = Presioacuten
A = Aacuterea
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 presioacuten ejercida) a diferencia del fluido este
comenzara a fluir debido a su carencia de rigidez es por esto que el fluido no podraacute 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 ldquoCromer Fiacutesica para las ciencias de la vidardquo ldquoOBSERVACION un
lubricante reduce el rozamiento entre dos objetos solidos mediante la introduccioacuten de
una delgada capa de fluido como el aceite entre sus superficies Dado que el propio
fluido no puede ejercer friccioacuten estaacutetica 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 friccioacuten estaacutetica de solo 0015
Este es mucho maacutes pequentildeo que el que se puede obtener para superficies mecaacutenicas El
pequentildeo valor del coeficiente de friccioacuten es absolutamente esencial a causa de las
grandes fuerzas de contacto que se ejercen en las articulacionesrdquo
Propiedad 2 de los fluidos (Ley de Pascal)
La presioacuten en un fluido en un recipiente en reposo es la misma en todas partes debido a
que la presioacuten aplicada sobre este se transmite a traveacutes 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
Ecuacioacuten de Bernoulli
La ecuacioacuten de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido movieacutendose a lo largo de una liacutenea de corriente Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinaacutemica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en reacutegimen de circulacioacuten por un conducto cerrado la energiacutea que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido La energiacutea de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes
Cineacutetica es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido Potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que
posee
La siguiente ecuacioacuten conocida como Ecuacioacuten de Bernoulli (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos teacuterminos
V = velocidad del fluido en la seccioacuten considerada g = aceleracioacuten gravitatoria z = altura en la direccioacuten de la gravedad desde una cota de referencia P = presioacuten a lo largo de la liacutenea 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 compantildeeros les faciliten Entra en la prueba)
Tema 4 Teorema de Bernoulli
Mecaacutenica de los fluidos
Mecaacutenica de fluidos parte de la fiacutesica que se ocupa de la accioacuten de los fluidos en reposo o en movimiento asiacute como de las aplicaciones y mecanismos de ingenieriacutea que utilizan fluidosLa mecaacutenica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales la estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica que se ocupa de los fluidos en reposo y la dinaacutemica de fluidos que trata de los fluidos en movimientoEntre las aplicaciones de la mecaacutenica de fluidos estaacuten la propulsioacuten a chorro las turbinas los compresores y las bombas La hidraacuteulica estudia la utilizacioacuten en ingenieriacutea de la presioacuten del agua o del aceite
Estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica
Una caracteriacutestica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partiacutecula del fluido es la misma en todas direcciones Si las fuerzas fueran desiguales la partiacutecula se desplazariacutea en la direccioacuten de la fuerza resultante De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie mdashla presioacutenmdash 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 presioacuten no fuera perpendicular la fuerza tendriacutea una componente tangencial no equilibrada y el fluido se moveriacutea a lo largo de la pared
Dinaacutemica de fluidos o hidrodinaacutemica
Esta rama de la mecaacutenica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento estas leyes son enormemente complejas
La energiacutea de un fluido consta de tres componentes Cineacutetico es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que posee Teorema de Bernoulli
Teorema de Bernoulli principio fiacutesico que implica la disminucioacuten de la presioacuten de un fluido (liacutequido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad Fue formulado en 1738 por el matemaacutetico y fiacutesico suizo Daniel Bernoulli El teorema afirma que la energiacutea total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo Puede demostrarse que como consecuencia de ello el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminucioacuten de su presioacuten
El teorema se aplica al flujo sobre superficies como las alas de un avioacuten o las heacutelices de un barco Las alas estaacuten disentildeadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior por lo que la presioacuten sobre esta uacuteltima es mayor que sobre la superior Esta diferencia de presioacuten proporciona la fuerza de sustentacioacuten que mantiene al avioacuten en vuelo Una heacutelice tambieacuten es un plano aerodinaacutemico es decir tiene forma de ala En este caso la diferencia de presioacuten que se produce al girar la heacutelice proporciona el empuje que impulsa al barco El teorema de Bernoulli tambieacuten se emplea en las toberas donde se acelera el flujo reduciendo el diaacutemetro del tubo con la consiguiente caiacuteda de presioacuten Asimismo se aplica en los caudaliacutemetros de orificio tambieacuten llamados venturi que miden la diferencia de presioacuten 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 diaacutemetro 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 presioacuten y viceversa a permitido al hombre encontrarle varias aplicaciones practicasun ejemplo de estas aplicacioacuten son las siguientesque permiten comprobar que la presioacuten disminuye al aumentar la velocidad
Coloque un embudo en posicioacuten 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 sueacuteltela observara que quedara suspendida en la corriente de agua sin caer esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstaacuteculo es decir la pelota en este caso aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella disminuyendo su presioacutencomo la pelota recibe la presioacuten 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
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
La viscosidad se mide en el sistema internacional como Ns m-2 pero tambieacuten se puede expresar en el sistema cgs que equivale a dscm -2 y se denomina poiseen honor de Poiseuille o tambieacuten se puede utilizar el centipoise (cp) = 10-2
La viscosidad en un fluido da cuenta de la friccioacuten entre dos capas del fluido que se mueven una respecto de la otra
TENSIOacuteN SUPERFICIAL
Es la resistencia de la superficie a su deformacioacuten y esta se produce por la cohesioacuten interna o fuerzas de cohesioacuten entre las moleacuteculas debido a la atraccioacuten que existe entre ellas Estacaracteriacutestica distingue a los liacutequidos 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
-Regioacuten interior
-Regioacuten superficial
Regioacuten interior una moleacutecula en esta regioacuten tiene el mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la derecha como el mismoel mismo nuacutemero de moleacuteculas que la atraen hacia la izquierda hacia arriba o hacia abajo por lo tanto la resultante de todas las fuerzas es cero
Regioacuten superficial una moleacutecula en esta regioacuten tiene una fuerza resultante dirigida hacia el interior del fluido Esto hace que para llevar una moleacutecula a la superficie tenga que realizarse un trabajo es decir hay que aportar una energiacutea que evaluada por unidad de aacuterea se conoce como tensioacuten superficial
REGIOacuteN SUPERFICIAL
---------------------------------------------------------------------------------
REGIOacuteN
INTERIOR
Para aumentar la superficie de un fluido se debe realizar un trabajo que equivale a la energiacutea potencial de las moleacuteculas de fluido que han de pasar de la regioacuten anterior a la regioacuten superficial
En la medida que las moleacuteculas de cada fluido tienen distintas fuerzas de interaccioacuten y si se disuelve una sustancia en un fluido la disolucioacuten tiene una tensioacuten superficial distinta del fluido disolvente
La capilaridad se relaciona con la tensioacuten superficial
Si dentro de un recipiente lleno de liacutequido (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 competicioacuten entre dos fuerzas
-Fuerza de cohesioacuten del liacutequido
-Fuerza entre el liacutequido y el solido
Por un lado la atraccioacuten del vidrio hacia las moleacuteculas 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 tensioacuten 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 tensioacuten superficial iguala en magnitud al peso de la columna de agua
Cuando mayor sea la tensioacuten superficial mayor seraacute el ascenso capilar y cuando mayor sea el radio del tubo menor es el ascenso capilar
PRESIOacuteN
Corresponde a la fuerza que ejerce un fluido sobre las superficies o medio que lo rodea la
presioacuten sobre este puede ser de la aplicacioacuten de una fuerza externa o del propio peso del
fluido Por ende la Presioacuten equivale a LA FUERZA POR UNIDAD DE AREA QUE SE EJERCE
PERPENDICULARMENTE A UNA SUPERFICIE
P = Fy A P = Presioacuten
A = Aacuterea
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 presioacuten ejercida) a diferencia del fluido este
comenzara a fluir debido a su carencia de rigidez es por esto que el fluido no podraacute 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 ldquoCromer Fiacutesica para las ciencias de la vidardquo ldquoOBSERVACION un
lubricante reduce el rozamiento entre dos objetos solidos mediante la introduccioacuten de
una delgada capa de fluido como el aceite entre sus superficies Dado que el propio
fluido no puede ejercer friccioacuten estaacutetica 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 friccioacuten estaacutetica de solo 0015
Este es mucho maacutes pequentildeo que el que se puede obtener para superficies mecaacutenicas El
pequentildeo valor del coeficiente de friccioacuten es absolutamente esencial a causa de las
grandes fuerzas de contacto que se ejercen en las articulacionesrdquo
Propiedad 2 de los fluidos (Ley de Pascal)
La presioacuten en un fluido en un recipiente en reposo es la misma en todas partes debido a
que la presioacuten aplicada sobre este se transmite a traveacutes 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
Ecuacioacuten de Bernoulli
La ecuacioacuten de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido movieacutendose a lo largo de una liacutenea de corriente Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinaacutemica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en reacutegimen de circulacioacuten por un conducto cerrado la energiacutea que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido La energiacutea de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes
Cineacutetica es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido Potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que
posee
La siguiente ecuacioacuten conocida como Ecuacioacuten de Bernoulli (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos teacuterminos
V = velocidad del fluido en la seccioacuten considerada g = aceleracioacuten gravitatoria z = altura en la direccioacuten de la gravedad desde una cota de referencia P = presioacuten a lo largo de la liacutenea 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 compantildeeros les faciliten Entra en la prueba)
Tema 4 Teorema de Bernoulli
Mecaacutenica de los fluidos
Mecaacutenica de fluidos parte de la fiacutesica que se ocupa de la accioacuten de los fluidos en reposo o en movimiento asiacute como de las aplicaciones y mecanismos de ingenieriacutea que utilizan fluidosLa mecaacutenica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales la estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica que se ocupa de los fluidos en reposo y la dinaacutemica de fluidos que trata de los fluidos en movimientoEntre las aplicaciones de la mecaacutenica de fluidos estaacuten la propulsioacuten a chorro las turbinas los compresores y las bombas La hidraacuteulica estudia la utilizacioacuten en ingenieriacutea de la presioacuten del agua o del aceite
Estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica
Una caracteriacutestica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partiacutecula del fluido es la misma en todas direcciones Si las fuerzas fueran desiguales la partiacutecula se desplazariacutea en la direccioacuten de la fuerza resultante De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie mdashla presioacutenmdash 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 presioacuten no fuera perpendicular la fuerza tendriacutea una componente tangencial no equilibrada y el fluido se moveriacutea a lo largo de la pared
Dinaacutemica de fluidos o hidrodinaacutemica
Esta rama de la mecaacutenica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento estas leyes son enormemente complejas
La energiacutea de un fluido consta de tres componentes Cineacutetico es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que posee Teorema de Bernoulli
Teorema de Bernoulli principio fiacutesico que implica la disminucioacuten de la presioacuten de un fluido (liacutequido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad Fue formulado en 1738 por el matemaacutetico y fiacutesico suizo Daniel Bernoulli El teorema afirma que la energiacutea total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo Puede demostrarse que como consecuencia de ello el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminucioacuten de su presioacuten
El teorema se aplica al flujo sobre superficies como las alas de un avioacuten o las heacutelices de un barco Las alas estaacuten disentildeadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior por lo que la presioacuten sobre esta uacuteltima es mayor que sobre la superior Esta diferencia de presioacuten proporciona la fuerza de sustentacioacuten que mantiene al avioacuten en vuelo Una heacutelice tambieacuten es un plano aerodinaacutemico es decir tiene forma de ala En este caso la diferencia de presioacuten que se produce al girar la heacutelice proporciona el empuje que impulsa al barco El teorema de Bernoulli tambieacuten se emplea en las toberas donde se acelera el flujo reduciendo el diaacutemetro del tubo con la consiguiente caiacuteda de presioacuten Asimismo se aplica en los caudaliacutemetros de orificio tambieacuten llamados venturi que miden la diferencia de presioacuten 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 diaacutemetro 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 presioacuten y viceversa a permitido al hombre encontrarle varias aplicaciones practicasun ejemplo de estas aplicacioacuten son las siguientesque permiten comprobar que la presioacuten disminuye al aumentar la velocidad
Coloque un embudo en posicioacuten 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 sueacuteltela observara que quedara suspendida en la corriente de agua sin caer esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstaacuteculo es decir la pelota en este caso aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella disminuyendo su presioacutencomo la pelota recibe la presioacuten 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
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Para aumentar la superficie de un fluido se debe realizar un trabajo que equivale a la energiacutea potencial de las moleacuteculas de fluido que han de pasar de la regioacuten anterior a la regioacuten superficial
En la medida que las moleacuteculas de cada fluido tienen distintas fuerzas de interaccioacuten y si se disuelve una sustancia en un fluido la disolucioacuten tiene una tensioacuten superficial distinta del fluido disolvente
La capilaridad se relaciona con la tensioacuten superficial
Si dentro de un recipiente lleno de liacutequido (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 competicioacuten entre dos fuerzas
-Fuerza de cohesioacuten del liacutequido
-Fuerza entre el liacutequido y el solido
Por un lado la atraccioacuten del vidrio hacia las moleacuteculas 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 tensioacuten 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 tensioacuten superficial iguala en magnitud al peso de la columna de agua
Cuando mayor sea la tensioacuten superficial mayor seraacute el ascenso capilar y cuando mayor sea el radio del tubo menor es el ascenso capilar
PRESIOacuteN
Corresponde a la fuerza que ejerce un fluido sobre las superficies o medio que lo rodea la
presioacuten sobre este puede ser de la aplicacioacuten de una fuerza externa o del propio peso del
fluido Por ende la Presioacuten equivale a LA FUERZA POR UNIDAD DE AREA QUE SE EJERCE
PERPENDICULARMENTE A UNA SUPERFICIE
P = Fy A P = Presioacuten
A = Aacuterea
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 presioacuten ejercida) a diferencia del fluido este
comenzara a fluir debido a su carencia de rigidez es por esto que el fluido no podraacute 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 ldquoCromer Fiacutesica para las ciencias de la vidardquo ldquoOBSERVACION un
lubricante reduce el rozamiento entre dos objetos solidos mediante la introduccioacuten de
una delgada capa de fluido como el aceite entre sus superficies Dado que el propio
fluido no puede ejercer friccioacuten estaacutetica 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 friccioacuten estaacutetica de solo 0015
Este es mucho maacutes pequentildeo que el que se puede obtener para superficies mecaacutenicas El
pequentildeo valor del coeficiente de friccioacuten es absolutamente esencial a causa de las
grandes fuerzas de contacto que se ejercen en las articulacionesrdquo
Propiedad 2 de los fluidos (Ley de Pascal)
La presioacuten en un fluido en un recipiente en reposo es la misma en todas partes debido a
que la presioacuten aplicada sobre este se transmite a traveacutes 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
Ecuacioacuten de Bernoulli
La ecuacioacuten de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido movieacutendose a lo largo de una liacutenea de corriente Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinaacutemica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en reacutegimen de circulacioacuten por un conducto cerrado la energiacutea que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido La energiacutea de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes
Cineacutetica es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido Potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que
posee
La siguiente ecuacioacuten conocida como Ecuacioacuten de Bernoulli (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos teacuterminos
V = velocidad del fluido en la seccioacuten considerada g = aceleracioacuten gravitatoria z = altura en la direccioacuten de la gravedad desde una cota de referencia P = presioacuten a lo largo de la liacutenea 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 compantildeeros les faciliten Entra en la prueba)
Tema 4 Teorema de Bernoulli
Mecaacutenica de los fluidos
Mecaacutenica de fluidos parte de la fiacutesica que se ocupa de la accioacuten de los fluidos en reposo o en movimiento asiacute como de las aplicaciones y mecanismos de ingenieriacutea que utilizan fluidosLa mecaacutenica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales la estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica que se ocupa de los fluidos en reposo y la dinaacutemica de fluidos que trata de los fluidos en movimientoEntre las aplicaciones de la mecaacutenica de fluidos estaacuten la propulsioacuten a chorro las turbinas los compresores y las bombas La hidraacuteulica estudia la utilizacioacuten en ingenieriacutea de la presioacuten del agua o del aceite
Estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica
Una caracteriacutestica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partiacutecula del fluido es la misma en todas direcciones Si las fuerzas fueran desiguales la partiacutecula se desplazariacutea en la direccioacuten de la fuerza resultante De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie mdashla presioacutenmdash 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 presioacuten no fuera perpendicular la fuerza tendriacutea una componente tangencial no equilibrada y el fluido se moveriacutea a lo largo de la pared
Dinaacutemica de fluidos o hidrodinaacutemica
Esta rama de la mecaacutenica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento estas leyes son enormemente complejas
La energiacutea de un fluido consta de tres componentes Cineacutetico es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que posee Teorema de Bernoulli
Teorema de Bernoulli principio fiacutesico que implica la disminucioacuten de la presioacuten de un fluido (liacutequido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad Fue formulado en 1738 por el matemaacutetico y fiacutesico suizo Daniel Bernoulli El teorema afirma que la energiacutea total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo Puede demostrarse que como consecuencia de ello el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminucioacuten de su presioacuten
El teorema se aplica al flujo sobre superficies como las alas de un avioacuten o las heacutelices de un barco Las alas estaacuten disentildeadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior por lo que la presioacuten sobre esta uacuteltima es mayor que sobre la superior Esta diferencia de presioacuten proporciona la fuerza de sustentacioacuten que mantiene al avioacuten en vuelo Una heacutelice tambieacuten es un plano aerodinaacutemico es decir tiene forma de ala En este caso la diferencia de presioacuten que se produce al girar la heacutelice proporciona el empuje que impulsa al barco El teorema de Bernoulli tambieacuten se emplea en las toberas donde se acelera el flujo reduciendo el diaacutemetro del tubo con la consiguiente caiacuteda de presioacuten Asimismo se aplica en los caudaliacutemetros de orificio tambieacuten llamados venturi que miden la diferencia de presioacuten 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 diaacutemetro 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 presioacuten y viceversa a permitido al hombre encontrarle varias aplicaciones practicasun ejemplo de estas aplicacioacuten son las siguientesque permiten comprobar que la presioacuten disminuye al aumentar la velocidad
Coloque un embudo en posicioacuten 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 sueacuteltela observara que quedara suspendida en la corriente de agua sin caer esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstaacuteculo es decir la pelota en este caso aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella disminuyendo su presioacutencomo la pelota recibe la presioacuten 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
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
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 presioacuten ejercida) a diferencia del fluido este
comenzara a fluir debido a su carencia de rigidez es por esto que el fluido no podraacute 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 ldquoCromer Fiacutesica para las ciencias de la vidardquo ldquoOBSERVACION un
lubricante reduce el rozamiento entre dos objetos solidos mediante la introduccioacuten de
una delgada capa de fluido como el aceite entre sus superficies Dado que el propio
fluido no puede ejercer friccioacuten estaacutetica 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 friccioacuten estaacutetica de solo 0015
Este es mucho maacutes pequentildeo que el que se puede obtener para superficies mecaacutenicas El
pequentildeo valor del coeficiente de friccioacuten es absolutamente esencial a causa de las
grandes fuerzas de contacto que se ejercen en las articulacionesrdquo
Propiedad 2 de los fluidos (Ley de Pascal)
La presioacuten en un fluido en un recipiente en reposo es la misma en todas partes debido a
que la presioacuten aplicada sobre este se transmite a traveacutes 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
Ecuacioacuten de Bernoulli
La ecuacioacuten de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido movieacutendose a lo largo de una liacutenea de corriente Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinaacutemica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en reacutegimen de circulacioacuten por un conducto cerrado la energiacutea que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido La energiacutea de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes
Cineacutetica es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido Potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que
posee
La siguiente ecuacioacuten conocida como Ecuacioacuten de Bernoulli (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos teacuterminos
V = velocidad del fluido en la seccioacuten considerada g = aceleracioacuten gravitatoria z = altura en la direccioacuten de la gravedad desde una cota de referencia P = presioacuten a lo largo de la liacutenea 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 compantildeeros les faciliten Entra en la prueba)
Tema 4 Teorema de Bernoulli
Mecaacutenica de los fluidos
Mecaacutenica de fluidos parte de la fiacutesica que se ocupa de la accioacuten de los fluidos en reposo o en movimiento asiacute como de las aplicaciones y mecanismos de ingenieriacutea que utilizan fluidosLa mecaacutenica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales la estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica que se ocupa de los fluidos en reposo y la dinaacutemica de fluidos que trata de los fluidos en movimientoEntre las aplicaciones de la mecaacutenica de fluidos estaacuten la propulsioacuten a chorro las turbinas los compresores y las bombas La hidraacuteulica estudia la utilizacioacuten en ingenieriacutea de la presioacuten del agua o del aceite
Estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica
Una caracteriacutestica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partiacutecula del fluido es la misma en todas direcciones Si las fuerzas fueran desiguales la partiacutecula se desplazariacutea en la direccioacuten de la fuerza resultante De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie mdashla presioacutenmdash 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 presioacuten no fuera perpendicular la fuerza tendriacutea una componente tangencial no equilibrada y el fluido se moveriacutea a lo largo de la pared
Dinaacutemica de fluidos o hidrodinaacutemica
Esta rama de la mecaacutenica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento estas leyes son enormemente complejas
La energiacutea de un fluido consta de tres componentes Cineacutetico es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que posee Teorema de Bernoulli
Teorema de Bernoulli principio fiacutesico que implica la disminucioacuten de la presioacuten de un fluido (liacutequido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad Fue formulado en 1738 por el matemaacutetico y fiacutesico suizo Daniel Bernoulli El teorema afirma que la energiacutea total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo Puede demostrarse que como consecuencia de ello el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminucioacuten de su presioacuten
El teorema se aplica al flujo sobre superficies como las alas de un avioacuten o las heacutelices de un barco Las alas estaacuten disentildeadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior por lo que la presioacuten sobre esta uacuteltima es mayor que sobre la superior Esta diferencia de presioacuten proporciona la fuerza de sustentacioacuten que mantiene al avioacuten en vuelo Una heacutelice tambieacuten es un plano aerodinaacutemico es decir tiene forma de ala En este caso la diferencia de presioacuten que se produce al girar la heacutelice proporciona el empuje que impulsa al barco El teorema de Bernoulli tambieacuten se emplea en las toberas donde se acelera el flujo reduciendo el diaacutemetro del tubo con la consiguiente caiacuteda de presioacuten Asimismo se aplica en los caudaliacutemetros de orificio tambieacuten llamados venturi que miden la diferencia de presioacuten 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 diaacutemetro 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 presioacuten y viceversa a permitido al hombre encontrarle varias aplicaciones practicasun ejemplo de estas aplicacioacuten son las siguientesque permiten comprobar que la presioacuten disminuye al aumentar la velocidad
Coloque un embudo en posicioacuten 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 sueacuteltela observara que quedara suspendida en la corriente de agua sin caer esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstaacuteculo es decir la pelota en este caso aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella disminuyendo su presioacutencomo la pelota recibe la presioacuten 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
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
La ecuacioacuten de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido movieacutendose a lo largo de una liacutenea de corriente Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinaacutemica (1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en reacutegimen de circulacioacuten por un conducto cerrado la energiacutea que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido La energiacutea de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes
Cineacutetica es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido Potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que
posee
La siguiente ecuacioacuten conocida como Ecuacioacuten de Bernoulli (Trinomio de Bernoulli) consta de estos mismos teacuterminos
V = velocidad del fluido en la seccioacuten considerada g = aceleracioacuten gravitatoria z = altura en la direccioacuten de la gravedad desde una cota de referencia P = presioacuten a lo largo de la liacutenea 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 compantildeeros les faciliten Entra en la prueba)
Tema 4 Teorema de Bernoulli
Mecaacutenica de los fluidos
Mecaacutenica de fluidos parte de la fiacutesica que se ocupa de la accioacuten de los fluidos en reposo o en movimiento asiacute como de las aplicaciones y mecanismos de ingenieriacutea que utilizan fluidosLa mecaacutenica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales la estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica que se ocupa de los fluidos en reposo y la dinaacutemica de fluidos que trata de los fluidos en movimientoEntre las aplicaciones de la mecaacutenica de fluidos estaacuten la propulsioacuten a chorro las turbinas los compresores y las bombas La hidraacuteulica estudia la utilizacioacuten en ingenieriacutea de la presioacuten del agua o del aceite
Estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica
Una caracteriacutestica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partiacutecula del fluido es la misma en todas direcciones Si las fuerzas fueran desiguales la partiacutecula se desplazariacutea en la direccioacuten de la fuerza resultante De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie mdashla presioacutenmdash 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 presioacuten no fuera perpendicular la fuerza tendriacutea una componente tangencial no equilibrada y el fluido se moveriacutea a lo largo de la pared
Dinaacutemica de fluidos o hidrodinaacutemica
Esta rama de la mecaacutenica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento estas leyes son enormemente complejas
La energiacutea de un fluido consta de tres componentes Cineacutetico es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que posee Teorema de Bernoulli
Teorema de Bernoulli principio fiacutesico que implica la disminucioacuten de la presioacuten de un fluido (liacutequido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad Fue formulado en 1738 por el matemaacutetico y fiacutesico suizo Daniel Bernoulli El teorema afirma que la energiacutea total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo Puede demostrarse que como consecuencia de ello el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminucioacuten de su presioacuten
El teorema se aplica al flujo sobre superficies como las alas de un avioacuten o las heacutelices de un barco Las alas estaacuten disentildeadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior por lo que la presioacuten sobre esta uacuteltima es mayor que sobre la superior Esta diferencia de presioacuten proporciona la fuerza de sustentacioacuten que mantiene al avioacuten en vuelo Una heacutelice tambieacuten es un plano aerodinaacutemico es decir tiene forma de ala En este caso la diferencia de presioacuten que se produce al girar la heacutelice proporciona el empuje que impulsa al barco El teorema de Bernoulli tambieacuten se emplea en las toberas donde se acelera el flujo reduciendo el diaacutemetro del tubo con la consiguiente caiacuteda de presioacuten Asimismo se aplica en los caudaliacutemetros de orificio tambieacuten llamados venturi que miden la diferencia de presioacuten 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 diaacutemetro 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 presioacuten y viceversa a permitido al hombre encontrarle varias aplicaciones practicasun ejemplo de estas aplicacioacuten son las siguientesque permiten comprobar que la presioacuten disminuye al aumentar la velocidad
Coloque un embudo en posicioacuten 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 sueacuteltela observara que quedara suspendida en la corriente de agua sin caer esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstaacuteculo es decir la pelota en este caso aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella disminuyendo su presioacutencomo la pelota recibe la presioacuten 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
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Mecaacutenica de fluidos parte de la fiacutesica que se ocupa de la accioacuten de los fluidos en reposo o en movimiento asiacute como de las aplicaciones y mecanismos de ingenieriacutea que utilizan fluidosLa mecaacutenica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales la estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica que se ocupa de los fluidos en reposo y la dinaacutemica de fluidos que trata de los fluidos en movimientoEntre las aplicaciones de la mecaacutenica de fluidos estaacuten la propulsioacuten a chorro las turbinas los compresores y las bombas La hidraacuteulica estudia la utilizacioacuten en ingenieriacutea de la presioacuten del agua o del aceite
Estaacutetica de fluidos o hidrostaacutetica
Una caracteriacutestica fundamental de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partiacutecula del fluido es la misma en todas direcciones Si las fuerzas fueran desiguales la partiacutecula se desplazariacutea en la direccioacuten de la fuerza resultante De ello se deduce que la fuerza por unidad de superficie mdashla presioacutenmdash 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 presioacuten no fuera perpendicular la fuerza tendriacutea una componente tangencial no equilibrada y el fluido se moveriacutea a lo largo de la pared
Dinaacutemica de fluidos o hidrodinaacutemica
Esta rama de la mecaacutenica de fluidos se ocupa de las leyes de los fluidos en movimiento estas leyes son enormemente complejas
La energiacutea de un fluido consta de tres componentes Cineacutetico es la energiacutea debida a la velocidad que posea el fluido potencial gravitacional es la energiacutea debido a la altitud que un fluido posea Energiacutea de flujo es la energiacutea que un fluido contiene debido a la presioacuten que posee Teorema de Bernoulli
Teorema de Bernoulli principio fiacutesico que implica la disminucioacuten de la presioacuten de un fluido (liacutequido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad Fue formulado en 1738 por el matemaacutetico y fiacutesico suizo Daniel Bernoulli El teorema afirma que la energiacutea total de un sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo Puede demostrarse que como consecuencia de ello el aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminucioacuten de su presioacuten
El teorema se aplica al flujo sobre superficies como las alas de un avioacuten o las heacutelices de un barco Las alas estaacuten disentildeadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior por lo que la presioacuten sobre esta uacuteltima es mayor que sobre la superior Esta diferencia de presioacuten proporciona la fuerza de sustentacioacuten que mantiene al avioacuten en vuelo Una heacutelice tambieacuten es un plano aerodinaacutemico es decir tiene forma de ala En este caso la diferencia de presioacuten que se produce al girar la heacutelice proporciona el empuje que impulsa al barco El teorema de Bernoulli tambieacuten se emplea en las toberas donde se acelera el flujo reduciendo el diaacutemetro del tubo con la consiguiente caiacuteda de presioacuten Asimismo se aplica en los caudaliacutemetros de orificio tambieacuten llamados venturi que miden la diferencia de presioacuten 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 diaacutemetro 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 presioacuten y viceversa a permitido al hombre encontrarle varias aplicaciones practicasun ejemplo de estas aplicacioacuten son las siguientesque permiten comprobar que la presioacuten disminuye al aumentar la velocidad
Coloque un embudo en posicioacuten 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 sueacuteltela observara que quedara suspendida en la corriente de agua sin caer esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstaacuteculo es decir la pelota en este caso aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella disminuyendo su presioacutencomo la pelota recibe la presioacuten 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
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
El teorema se aplica al flujo sobre superficies como las alas de un avioacuten o las heacutelices de un barco Las alas estaacuten disentildeadas para que obliguen al aire a fluir con mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior por lo que la presioacuten sobre esta uacuteltima es mayor que sobre la superior Esta diferencia de presioacuten proporciona la fuerza de sustentacioacuten que mantiene al avioacuten en vuelo Una heacutelice tambieacuten es un plano aerodinaacutemico es decir tiene forma de ala En este caso la diferencia de presioacuten que se produce al girar la heacutelice proporciona el empuje que impulsa al barco El teorema de Bernoulli tambieacuten se emplea en las toberas donde se acelera el flujo reduciendo el diaacutemetro del tubo con la consiguiente caiacuteda de presioacuten Asimismo se aplica en los caudaliacutemetros de orificio tambieacuten llamados venturi que miden la diferencia de presioacuten 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 diaacutemetro 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 presioacuten y viceversa a permitido al hombre encontrarle varias aplicaciones practicasun ejemplo de estas aplicacioacuten son las siguientesque permiten comprobar que la presioacuten disminuye al aumentar la velocidad
Coloque un embudo en posicioacuten 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 sueacuteltela observara que quedara suspendida en la corriente de agua sin caer esto sucede debido a que al fluir el agua encontrarse con un obstaacuteculo es decir la pelota en este caso aumenta su velocidad al pasar alrededor de ella disminuyendo su presioacutencomo la pelota recibe la presioacuten 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
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Otra aplicacioacuten interesante del teorema de Bernoulli es la fuerza de sustentacioacuten que permite el vuelo de los aviones al observar la forma del ala de un avioacuten vemos que su cara superior es curvada y la parte inferior es plana Cuando el avioacuten 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 demaacutes masa de aire Este aumento de velocidad en al parte superior origina la dinaacutemica de la presioacuten en esa cara por lo que al ser mayor la presioacuten en la cara inferior el ala junto con el avioacuten 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 presioacuten dentro de una tuberiacutea su funcionamiento se basa tambieacuten 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 presioacuten Registrando la presioacuten en la parte mas alta y en la parte mas agosta por medio de dos manoacutemetros acoplados en esos puntos y conociendo el valor de las aacutereas de las secciones transversas ancha y angosta del tubo de venturi se puede calcular la velocidad que lleva un liquido a traveacutes de la tuberiacutea por la que circula mediante formulas que se deducen de Bernoulli
TEMA 5 Y 6 CARACTERIacuteSTICAS FIacuteSICAS DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA Y TEORIacuteA BAacuteSICA DE LA CIRCULACIOacuteN SANGUIacuteNEA E INTERRELACIOacuteN ENTRE PRESIOacuteN SANGUIacuteNEA FLUJO SANGUINEO Y RESISTENCIA VASCULAR
1 Introduccioacuten
En el siguiente informe destacaremos la importancia del aparato circulatorio en la
organizacioacuten y funcioacuten general del organismo relacionando la forma con su funcioacuten
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
En un campo maacutes especiacutefico buscamos comprender la importancia de la presioacuten
arterial como constante bioloacutegica relacionando sus distintas variables siendo capaces
ademaacutes de poder calcular y registrar cifras de presioacuten arterial flujo y resistencia entre
otros
El sistema cardiovascular consta de una bomba el corazoacuten y un sistema de vasos
de distintas caracteriacutesticas de elasticidad fuerza contraacutectil y resistencia al flujo sanguiacuteneo
dentro de los que encontramos a arterias arteriolas veacutenulas y venas
Los principios que gobiernan el flujo sanguiacuteneo en el sistema cardiovascular son los
mismos principios baacutesicos de la fiacutesica que rigen los liacutequidos en movimiento Los conceptos
de flujo presioacuten resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguiacuteneo hacia y desde el
corazoacuten y dentro de los vasos sanguiacuteneos Sin embargo los vasos no son tubos riacutegidos y la
sangre no es un liacutequido perfecto estaacute formada por una parte liacutequida y por ceacutelulas
sanguiacuteneas esto hace que su comportamiento a veces se desviacutee de los principios fiacutesicos
que rigen a los liacutequidos en movimiento
2 Caracteriacutesticas de la circulacioacuten
La circulacioacuten sanguiacutenea se divide en circulacioacuten sisteacutemica y circulacioacuten
pulmonar donde las dos se diferencian en muacuteltiples caracteriacutesticas
hemodinaacutemicas y funcionales El circuito pulmonar empieza en la auriacutecula derecha
donde llega praacutecticamente toda la sangre venosa del organismo pasa al ventriacuteculo
derecho y desde alliacute es impulsada al territorio alveolar a traveacutes de la arteria
pulmonar que termina en una extensa red capilar que envuelve a los alveacuteolos
quedando la sangre separada del aire alveolar por una membrana de medio a un
microacuten de espesor Una vez arterializada la sangre es llevada por las venas
pulmonares a la auriacutecula izquierda donde se incorpora al circuito mayor Cabe
destacar que las arterias y venas pulmonares reciben su denominacioacuten por sus
caracteriacutesticas morfoloacutegicas y no por el tipo de sangre que conducen
Pulmones
Circulacioacuten menor o pulmonar
Circulacioacuten mayor o sisteacutemica
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
El cuerpo de un adulto contiene cerca de 40 L de agua de ellos 25 estaacuten en
las ceacutelulas 12 entre ellas (como plasma intersticial) y 3 en la sangre (como plasma
sanguiacuteneo) Dos litros de agua celular corresponden a los gloacutebulos sanguiacuteneos El
volumen de sangre de un adulto es por tanto de unos 5 L
21 Partes Funcionales de la circulacioacuten
El sistema cardiovascular estaacute formado por el corazoacuten que actuacutea como una
bomba que impulsa la sangre para que circule por todo el organismo y los vasos
sanguiacuteneos que son los encargados de transportar la sangre y distribuirla por todos
los tejidos De esta manera el sistema cardiovascular queda constituido por dos
subsistemas el sistema cardiacuteaco y el sistema vascular
Tejidos
AD
VD
AI
VI
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Este sistema vascular anteriormente mencionado consta de arterias arteriolas
capilares veacutenulas y venas
La funcioacuten de las arterias es transportar sangre a una presioacuten 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 corazoacuten Tienen su origen
en los ventriacuteculos Todas transportan sangre rica en oxiacutegeno excepto la arteria
pulmonar que enviacutea sangre cargada de CO2 a los pulmones para intercambiarlo
por oxiacutegeno
Las arteriolas son las uacuteltimas ramas pequentildeas del sistema arterial y actuacutean
como conductos de control a traveacutes 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 sanguiacuteneo que
llega a los capilares en respuesta a las necesidades de los tejidos
La funcioacuten de los capilares es intercambiar liacutequido nutrientes electrolitos
hormonas y otras sustancias entre la sangre y el liacutequido intersticial Para cumplir
con su funcioacuten los capilares poseen paredes muy delgadas compuestas por
numerosos poros permeables al agua y otras moleacuteculas pequentildeas
Las veacutenulas recogen la sangre de los capilares gradualmente se unen para
formar venas cada vez mayores
Las venas actuacutean como conductos de transporte de la sangre desde los
tejidos hasta el corazoacuten ademaacutes sirven como reservorio fundamental de la sangre
Poseen paredes delgadas (presioacuten baja)
22 Relacioacuten de voluacutemenes sanguiacuteneos aacutereas transversales velocidades del flujo
sanguiacuteneo y presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Voluacutemenes sanguiacuteneos en el siguiente cuadro se muestra el porcentaje del
volumen total de sangre presente en las distintas partes de la circulacioacuten
Aacutereas transversales y velocidades del flujo sanguiacuteneo
La velocidad del flujo sanguiacuteneo es inversamente proporcional a su aacuterea transversal Esto indica que la velocidad en lugares con mayor aacuterea transversal como los capilares tendriacutean una velocidad del flujo mucho menor (la aorta por ejemplo)
Presiones en las diferentes porciones de la circulacioacuten
Circulacioacuten pulmonar 9
Corazoacuten 7
Arterias 13
Arteriolas y capilares 7
Venas veacutenulas y senos
venosos
64
Vaso Aacuterea transversal
(cm2)
Aorta 25
Arterias pequentildeas 20
Arteriolas 40
Capilares 2500
Veacutenulas 250
Venas pequentildeas 80
Venas 8
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Presiones sanguiacuteneas normales en las distintas porciones del aparato
circulatorio para una persona en reposo
Los graacuteficos muestran las relaciones entre presioacuten seccioacuten transversal
velocidad de flujo y capacidad vascular en determinados lugares del sistema
circulatorio
3 Teoriacutea baacutesica de la funcioacuten circulatoria
Regida por tres principios baacutesicos
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Control del flujo ejercido por las necesidades de los tejidos Cuando los
tejidos estaacuten activos necesitan mucho maacutes flujo sanguiacuteneo que cuando
estaacuten en reposo Sin embargo el corazoacuten 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 oxiacutegeno y
de otros nutrientes la acumulacioacuten de dioacutexido 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 corazoacuten responde a las demandas de los tejidos pero a
menudo necesita la ayuda en forma de sentildeales nerviosas especiales que
el hagan bombear las cantidades necesarias de flujo sanguiacuteneo
Control de Presioacuten Arterial (PA) ejercida de manera independiente por
flujo sanguiacuteneo local o Gasto Cardiaco las necesidades de los tejido s
individuales son atendidas de forma especiacutefica por al circulacioacuten
(1)
El gasto en un vaso es directamente
proporcional a la diferencia de
presioacuten existente entre los extremos
del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo
La regulacioacuten de la funcioacuten de bombeo del corazoacuten depende de forma
directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistoacutelico En el
estudio de la regulacioacuten se diferencian dos tipos una regulacioacuten intriacutenseca
Gasto cardiaco volumen de sangre expulsado por el ventriacuteculo por minutoGasto corresponde al volumen de liacutequido que pasa por un aacuterea determinada por unidad de tiempo (m3segundo) (1)
G = ∆ P R
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
en la que intervienen factores exclusivamente cardiacuteacos y una regulacioacuten
extriacutenseca determinada por la accioacuten de factores externos
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
4 Presioacuten flujo y resistencia
El flujo a traveacutes de un vaso estaacute determinado por dos factores
1) La diferencia de presioacuten entre los dos extremos del vaso (ldquogradiente de
presioacutenrdquo) que es la fuerza que empuja la sangre a traveacutes del vaso
2) El impedimento al flujo de sangre a traveacutes del vaso resistencia vascular
P1 representa la presioacuten en el origen del vaso
P2 presioacuten del otro extremo
R resistencia al flujo es el resultado de la friccioacuten a lo largo de todo el
interior del vaso
Flujo puede calcularse mediante la ley de Ohm
41 Flujo sanguiacuteneo
El flujo sanguiacuteneo corresponde a la cantidad de sangre que pasa por un
punto determinado en al circulacioacuten en un periodo dado Se expresa en mililitros
por minuto o litros por minuto
El flujo sanguiacuteneo global de la circulacioacuten en una persona adulta en reposo
es aproximadamente 5000 mLminuto a lo que llamamos gasto cardiaco ya que
P1 P2Gradiente de presioacuten
Resistencia (R)
Flujo sanguiacuteneo
Q= ∆P RQ Flujo sanguiacuteneo
∆P diferencia de presioacuten (P1-P2)
R resistencia
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
como se mencionoacute anteriormente corresponderiacutea a la cantidad de sangre
bombeada por el corazoacuten en cada minuto
411 Tipos de flujo
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras
seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede
ser
Flujo laminar En condiciones fisioloacutegicas el tipo de flujo
mayoritario es el denominado flujo en capas o laminar El fluido se
desplaza en laacuteminas coaxiales o ciliacutendricas en las que todas las
partiacuteculas se mueven sin excepcioacuten paralelamente al eje vascular Se
origina un perfil paraboacutelico de velocidades con un valor maacuteximo en
el eje o centro geomeacutetrico del tubo
La laacutemina maacutes externa es la maacutes lenta debido a que estaacute en
contacto con la pared del conducto y el rozamiento la frena La
laacutemina siguiente -hacia el centro- se desplaza un poco maacutes raacutepido y
asiacute hasta el centro donde se halla la columna maacutes veloz de la
corriente Se puede deducir sin demasiada dificultad que las
velocidades de las laacuteminas se distribuyen en forma cuadraacutetica
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
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 relacioacuten lineal entre el
gradiente de presioacuten y el flujo se pierde porque debido a los
remolinos se pierde presioacuten
Para determinar si el flujo es laminar o turbulento se utiliza el nuacutemero
de Reynolds (NR) un nuacutemero adimensional que depende de
R radio (m)
V velocidad media (mseg)
Densidad (gcc)
n viscosidad ( Pascalesseg) se define como la propiedad de los fluidos
principalmente de los liacutequidos de oponer resistencia al desplazamiento
tangencial de capas de moleacuteculas Seguacuten Newton resulta del cociente
entre la tensioacuten de propulsioacuten (τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente
de velocidad (Δν) entre las distintas capas de liacutequidos
412 Ley de Poiseuille En flujos laminares que se desarrollan en tubos ciliacutendricos como es en los vasos sanguiacuteneos se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo el gradiente de presioacuten y la resistencia o fuerzas de friccioacuten que actuacutean sobre las capas de envoltura
La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuacioacuten hemodinaacutemica fundamental en la que se establece
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
8 es el factor que resulta de la integracioacuten del perfil de la velocidad
Debido a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes el flujo viene determinado baacutesicamente por el gradiente de presioacuten y por el radio De la ecuacioacuten representada destaca el hecho de que el radio al estar elevado a la cuarta potencia se constituye como el factor maacutes importante Si suponemos un vaso con un flujo de 1 mlseg al aumentar el diaacutemetro dos veces el flujo pasa a ser de 16 mlseg y si el diaacutemetro aumenta cuatro veces el flujo pasaraacute a ser 256 mlseg Por esta relacioacuten se puede justificar el papel preponderante que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulacioacuten del flujo sanguiacuteneo
La ecuacioacuten de Poiseuille estaacute formulada para flujos laminares de fluidos homogeacuteneos con viscosidad constante sin embargo en los vasos sanguiacuteneos estas condiciones no siempre se cumplen si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presioacuten es elevado se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patroacuten del flujo Al producirse turbulencias se necesitaraacuten gradientes de presioacuten mayores para mantener el mismo flujo
42 Presioacuten sanguiacutenea
La presioacuten o tensioacuten arterial es la fuerza por unidad de superficie ejercida
por la sangre contra las paredes vasculares Esta fuerza de empuje es el uacutenico
impulso con que la sangre ha de recorrer todo el circuito vascular para poder
retornar al corazoacuten La presioacuten viene determinada por el volumen de sangre que
contiene el sistema arterial y por las propiedades de las paredes si variacutea cualquiera
de los dos paraacutemetros la presioacuten se veraacute modificada
Tan soacutelo una tercera parte del volumen sistoacutelico sale de las arterias durante
el periodo de siacutestole y el volumen restante distiende las arterias incrementando la
presioacuten arterial Al terminar la contraccioacuten ventricular las paredes arteriales
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
distendidas vuelven de forma pasiva a su posicioacuten de partida y la presioacuten arterial
empuja la sangre a las arteriolas
421 Factores determinantes de la presioacuten arterial
Existen dos factores cardiovasculares que determinan los valores de la presioacuten arterial el volumen de sangre contenido en el aparato circulatorio y las caracteriacutesticas de distensibilidad de las paredes vasculares
a) El volumen arterial depende del equilibrio entre el flujo de entrada de sangre a las arterias (gasto cardiacuteaco) y el flujo de salida de sangre de las arterias a los capilares (resistencia perifeacuterica) Cualquier modificacioacuten del volumen de sangre arterial representa simplemente la diferencia entre las velocidades de entrada y salida El aumento de gasto cardiacuteaco provoca un incremento en la presioacuten arterial media Pasar de un gasto de 5 lmin a uno de 10 l min supone incrementar la presioacuten arterial media de 100 mm Hg a 200 mm Hg
b) Si la distensibilidad disminuye por un aumento de resistencia perifeacuterica la presioacuten arterial igualmente se incrementa
En conclusioacuten la presioacuten arterial media depende del gasto cardiacuteaco y de la resistencia perifeacuterica si ambos paraacutemetros se mantienen constantes la presioacuten no se modificaraacute si la modificacioacuten de uno de ellos no es compensada por el otro la presioacuten arterial media variaraacute ajustaacutendose a los nuevos valores
43 Resistencia al flujo sanguiacuteneo
La resistencia es la dificultad para el flujo de sangre en un vaso pero no se
puede medir por ninguacuten medio directo En su lugar la resistencia se debe calcular
midiendo el flujo sanguiacuteneo y la diferencia de presioacuten 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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
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
La resistencia al flujo sanguiacuteneo se determina no soacutelo por el radio de los
vasos sanguiacuteneos 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 composicioacuten del plasma y la resistencia de las ceacutelulas a la deformacioacuten
431 Conductancia de la sangre en un vaso y su relacioacuten 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 presioacuten dada
La conductancia es la reciacuteproca exacta de la resistencia de a cuerdo con la
siguiente ecuacioacuten
5 Efectos de la presioacuten sobre la resistencia vascular y el flujo sanguiacuteneo tisular
Conductancia = 1 Resistencia
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Un aumento en la presioacuten arterial produce un gran aumento del flujo
sanguiacuteneo en los diferentes tejidos del organismo La razoacuten de ello es que un
incremento de la presioacuten arterial no solo aumenta la fuerza que tiende a
empujar la sangre a traveacutes de los vasos si no que los destiende al mismo
tiempo lo que reduce la resistencia vascular
En el graacutefico se puede observar
los grandes cambios en el flujo
sanguiacuteneo que pueden causar un
aumento o reduccioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica de los vasos
sanguiacuteneos perifeacutericos De esta
forma como se muestra en la
figura una inhibicioacuten de la
estimulacioacuten simpaacutetica dilata
mucho los vasos y puede
aumentar el flujo sanguiacuteneo
Tema 7 Propiedades de los gases e intercambio gaseoso en el pulmoacuten
Gas este se expande hasta llenar el recipiente en el que estaacute contenido relacionaacutendose con el volumen con la temperatura la presioacuten y el nuacutemero 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 faacutecilmente Al existir espacios intermoleculares las moleacuteculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen cuando aplicamos una presioacuten
3 Se difunden faacutecilmente Al no existir fuerza de atraccioacuten intermolecular entre sus partiacuteculas los gases se esparcen en forma espontaacutenea
4 Se dilatan la energiacutea cineacutetica promedio de sus moleacuteculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1 PRESIOacuteN
Es la fuerza ejercida por unidad de aacuterea En los gases esta fuerza actuacutea en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente
La presioacuten atmosfeacuterica es la fuerza ejercida por la atmoacutesfera sobre los cuerpos que estaacuten en la superficie terrestre Se origina del peso del aire que la forma Mientras maacutes alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de eacutel por consiguiente la presioacuten sobre eacutel seraacute menor
2 TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energiacutea que podemos medir en unidades de caloriacuteas Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno friacuteo el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo friacuteo
La temperatura de un gas es proporcional a la energiacutea cineacutetica media de las moleacuteculas del gas A mayor energiacutea cineacutetica 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 tambieacuten se expresa mediante el nuacutemero 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 relacioacuten que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Mecaacutenica de la ventilacioacuten pulmonar
La ventilacioacuten es la renovacioacuten del aire alveolar El aire entra y sale de los pulmones como resultado de los cambios de presioacuten en el interior de la cavidad toraacutecica los cambios de volumen de los pulmones son pasivos
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
La energiacutea para estos cambios proviene de las contracciones de- Diafragma en la base de la cavidad toraacutecica- Muacutesculos de la pared del toacuterax principalmente los intercostales externos einternos y tambieacuten los escalenos y el esternocleidomastoideoLos pulmones por el contrario tienen tendencia a colapsarse
En cada inspiracioacuten se produce la contraccioacuten del diafragma y muacutesculos intercostales externos debido a la forma en que las costillas estaacuten articuladas se origina un aumento en la anchura y en la distancia antero-posterior de la caja toraacutecica Al final de la inspiracioacuten cesa la actividad nerviosa que activa los muacutesculos y el tamantildeo de la caja toraacutecica disminuye debido a la elasticidad de los pulmones que los impulsa a colapsarse se produce asiacute la espiracioacuten que en condiciones normales es un proceso pasivo Durante la respiracioacuten vigorosa se produce tambieacuten una espiracioacuten activa en la que estaacuten implicados diversos muacutesculos toraacutecicos y abdominalesEn la mecaacutenica respiratoria hay que tener en cuenta varias presiones
bull Presioacuten intrapleural Las pleuras visceral y parietal cubren las superficies de los pulmones y de la cavidad toraacutecica respectivamente y forman entre ellas el espacio pleural Estas capas estaacuten separadas por una fina peliacutecula de liacutequido pleuralbull Presioacuten intrapulmonar Es la presioacuten en el interior de un conductoaeacutereo Existe un gradiente de presioacuten entre la boca y los alveacuteolos siendo lapresioacuten alveolar la maacutes negativa durante la inspiracioacutenbull Presioacuten atmosfeacuterica que es el nivel de referencia con el que se comparan las demaacutesEl efecto del esfuerzo inspiratorio es reducir la presioacuten intrapleural lo que produce una reduccioacuten de la presioacuten alveolar e induce el flujo de gas El aire circula a traveacutes de los conductos aeacutereos debido a que hay una diferencia de presioacuten entre los alveacuteolos y la atmoacutesfera
Intercambio y transporte gaseoso
Difusioacuten de los gases respiratorios en el organismoIntercambio de gases entre los alveacuteolos y la sangre
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
El movimiento de O2 y CO2 entre los alveacuteolos y la sangre estaacute determinado por las diferencias de presioacuten parcial (equivalente a la concentracioacuten normalmente se usa la presioacuten parcial como medida de la concentracioacuten molar del gas) El CO2 difunde con una rapidez que es unas 20 veces mayor que la del oxiacutegeno por lo que le bastan diferencias de presioacuten parcial pequentildeas El camino a recorrer entre el aire alveolar y la sangre es muy corto y en las partes maacutes finas estaacute formado por tres componentes
bull El epitelio alveolar formado por ceacutelulas denominadas neumocitosbull La membrana basalbull El endotelio del capilar
El O2 y CO2 difunden en direcciones opuestas tanto en los pulmones como en loscapilares sisteacutemicos
Intercambio entre la sangre y los tejidosAl igual que en los pulmones la difusioacuten depende de la diferencia de presioacutenparcial
Transporte de O2 por la sangre
El principal responsable del transporte de O2 es la hemoglobina que se encuentraen el interior de los eritrocitos La hemoglobina se combina reversiblemente con eloxiacutegeno y de esta manera se transporta maacutes del 98 del oxiacutegeno que existe en la sangre el resto del O2 se encuentra disuelto en la sangre
Hb + O2 HbO2
Cuando la Po2 (presioacuten parcial de oxiacutegeno) es alta como en los capilares pulmonares la reaccioacuten estaacute desplazada hacia la derecha y el O2 se liga a la hemoglobina cuando la Po2 es baja como en los capilares tisulares la reaccioacuten se desplaza hacia la izquierda y el oxiacutegeno se libera de su unioacuten
La unioacuten quiacutemica entre la Hb y el O2 tiene varias caracteriacutesticasbull Es una combinacioacuten reversible la forma unida al oxiacutegeno se denominaoxihemoglobina (HbO2)bull La reaccioacuten del O2 con la Hb es muy raacutepida lo que es importante para eltransporte ya que la sangre permanece en los capilares pulmonares ysisteacutemicos menos de un segundo
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
La relacioacuten entre la presioacuten parcial de O2 (Po2) y el porcentaje de saturacioacuten de laHb (porcentaje de unioacuten del oxiacutegeno con la hemoglobina) se denomina curva dedisociacioacuten 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 lahemoglobina se encuentra en niveles de saturacioacuten Por el contrario a los niveles de Po2 en los tejidos (unos 40 mmHg) la curva es muy pendiente de forma quepequentildeos cambios en Po2 dan lugar a una gran liberacioacuten de oxiacutegeno hacia lostejidos
En los tejidos existe una relacioacuten entre el transporte de O2 y el de CO2 de talmanera que se libera maacutes O2 cuanto maacutes aumenta la concentracioacuten de CO2 a este fenoacutemeno se le denomina efecto Bohr
El CO2 aumenta la concentracioacuten de H+
H+ + HbO2- =gt HHb + O2
Al unirse H+ a la Hb se reduce la afinidad de la Hb por el O2 con lo que la captacioacuten de CO2 favorece la liberacioacuten de O2
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
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 mecanismospara su transporte
bull En solucioacuten cerca del 10 del CO2 viaja en solucioacutenbull Como carbaminohemoglobina la Hb tiene radicales amino (NH2)
Parte del CO2 que difunde al interior de los eritrocitos reacciona con las cadenaslaterales NH2 y forma carbaminohemoglobinaHbNH-COOH que se disocia raacutepidamente a HbNH-COO- + H+El CO2 tambieacuten puede reaccionar con los grupos amino de otras proteiacutenasformando compuestos carbaacutemicos (carbamiacutenicos) tales como el
Bicarbonato es la forma principal de transporte de CO2 en la sangreSe produce la siguiente reaccioacuten
CO2 + H2O 1048793 H2CO3 1048793 H+ + HCO3
Se define la funcioacuten de saturacioacuten Y como la fraccioacuten de ocupacioacuten de los centros de unioacuten al oxiacutegeno (el tanto por uno de la ocupacioacuten de los centros que unen oxiacutegeno) El valor de Y puede variar entre 0 y 1 (0-todos los centros vaciacuteos- 1-todos los centros ocupados-)Como cada moleacutecula de hemoglobina tiene cuatro grupos hemos puede unir 4 moleacuteculas de O2
Estas diferentes curvas son las que le permiten a una ser el transportador por la sangre del oxiacutegeno mientras que la otra el almaceacuten del oxiacutegeno en el muacutesculoLa explicacioacuten del diferente comportamiento de la mioglobina y la hemoglobina radica en su diferente estructura mientras que la mioglobina es una proteiacutena monomeacuterica la hemoglobina es tetrameacuterica
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
Esta reaccioacuten es mucho maacutes raacutepida en el interior de los eritrocitos que en elplasmaEn los dos uacuteltimos mecanismos se forman iones H+ en el interior de los eritrocitosla Hb funciona como tampoacuten eliminando estos H+ HHb 1048793 H+ + Hb-
PCO2 y ventilacioacuten pulmonar
Ventilacioacuten es un teacutermino generalmente utilizado para designar el movimiento de aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones El siacutembolo de ventilacioacuten es V
Ventilacioacuten 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 cliacutenica pero por convenio se considera ventilacioacuten 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 timesVt
La VM es tambieacuten la suma de otras dos ventilacionesVentilacioacuten alveolar (VA) + ventilacioacuten del espacio muerto (VD) Estas y otras relaciones aparecen en el Diagrama junto con sus respectivos valores normales
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
La ventilacioacuten alveolar es el volumen de aire que alcanza los alveacuteolos en un minuto y participa en el intercambio de gases La ventilacioacuten alveolar a veces es mal interpretada al relacionarla uacutenicamente con el volumen de aire que alcanza los alveolos Fisioloacutegicamente VA es el volumen de aire alveolar por minuto que participa en el intercambio de gases (transferencia de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono) el aire que alcanza los alveolos y por una razoacuten 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 ventilacioacuten del espacio muerto es la parte de la ventilacioacuten minuto que no participa en el intercambio de gases Ventilacioacuten del espacio muerto VD incluye
bull El aire que alcanza soacutelo las viacuteas aeacutereas (espacio muerto anatoacutemico)bull El aire que alcanza los alveacuteolos pero no participa en el intercambio de oxiacutegeno y dioacutexido de carbono con el capilar pulmonar
Los voluacutemenes combinados de ambas aacutereas se conocen como espacio muerto fisioloacutegico
VM = VA + VDVA = VM ndash VD
El VM es faacutecil de medir con un espiroacutemetro pero ni el VA ni el VD se miden en la praacutectica cliacutenica eacutestos resultan difiacuteciles de medir directamente y su medicioacuten absoluta no siempre resulta de utilidad
La espirometriacutea mide los voluacutemenes pulmonares que pueden ser movilizados (inspirados y espirados)
VI (volumen corriente) volumen de aire movilizado en la inspiracioacuten y espiracioacuten y es de 500 ml
VRI (volumen reserva inspiratoria) Capacidad maacutexima que se puede inspirar partiendo del VI y es de aproximadamente 3000 ml
VRE (volumen reserva espiratoria) Capacidad maacutexima de volumen de aire que se puede espirar a partir de VT y es de 1700 ml
VC (capacidad vital) Volumen maacuteximo que somos capaces de inspirar y espirar en condiciones normales
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
-
VT+VRI+VRE= VC CVF (capacidad vital forzada) Capacidad maacutexima 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
espiracioacuten sin poder ser liberado de los pulmones NO SE MIDE CON EL ESPIROMETRO
Flujo de presioacuten en la inspiracioacuten y la espiracioacuten
Presioacuten intrapleural
Antes de la inspiracioacuten es de 4 mm Hg menor que el ambiente
Presioacuten alveolar
En la inspiracioacuten disminuye a -1 cm de H2OEn la espiracioacuten se eleva a +1 cm de H2O
Ley de Dalton de ldquolas presiones parcialesrdquo
Con frecuencia hemos de tratar con mezclas de gases en los que hay presentes maacutes de una sustancia La ley de Dalton establece que la presioacuten total de una mezcla gaseosa es igual a la suma de las presiones parciales de los componentes de la misma Se
entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
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entiende por presioacuten parcial a la que ejerceriacutea 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
- 411 Tipos de flujo
- El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras seguacuten diferentes criterios y seguacuten sus diferentes caracteriacutesticas este puede ser
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