CLASE 9 - BIOFISICA I - HIDRODINÁMICA Y CIRCULACION

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HIDRODINÁMICA Y CIRCULACION
Dr. Cristhian Ayala
Dr. Dario cuellar 
Dr. Hermin reyes 
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Hidrodinámica 
La hidrodinámica es la parte de la física que se encarga del estudio de los fluidos en movimiento. Este movimiento está definido por un campo vectorial de velocidades correspondientes a las partículas del fluido y de un campo escalar de presiones, correspondientes a los distintos puntos del mismo.
Los principios físicos más útiles en las aplicaciones de la mecánica de fluidos son el balance de materia, o ecuación de continuidad, las ecuaciones del balance de cantidad de movimiento y el balance de energía mecánica. Pueden escribirse de forma diferencial, mostrando las condiciones en un punto del interior de un elemento de volumen, o bien de forma integrada, aplicables a un volumen o masa finitos de fluido.
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TEOREMA DE TORRICELLI
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El teorema de Torricelli se aplica para calcular la velocidad con la que sale un fluído de un tanque que tiene un agujero en una de sus paredes a una profundidad de la superficie del agua. Veamos la gráfica: 
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Donde: 				
 		velocidad de salida del agua por el agujero
		el valor de la gravedad 
		profundidad desde la superficie del agua hasta el agujero.
 
EJEMPLO 1: Un frasco contiene alcohol de densidad  	 . Se le hace un agujerito de   de radio en el costado a una distancia de 	 por debajo de las superficie del líquido. Calcular con qué velocidad sale el alcohol por el agujerito
 
 
 
 
NOTA IMPORTANTE: La velocidad con la que el líquido sale NO depende de la densidad ni del tamaño del agujero.
La fórmula de la velocidad de salida
Ecuacion de continuidad
CONCEPTO: A MAYOR SECCIÓN, MENOR VELOCIDAD
De la ecuación de continuidad se puede hacer una deducción importante: Si el valor 			siempre se tiene que mantener constante, entonces donde el tubo sea más angosto LA VELOCIDAD SERÁ MAYOR.
 
Esto pasa porque el caudal que circula es constante. Entonces si el tubo se hace más angosto, para que pueda circular el mismo caudal, la velocidad de líquido tiene que aumentar.
 
Exactamente lo contrario pasa si el caño se hace más ancho,la velocidad del líquido tiene que disminuir para que pueda seguir pasando el mismo caudal
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Ley Caudal
1- Es el volumen de líquido que atraviesa un vaso o conducto en la unidad de tiempo.
2- Cuando se mantiene constante el gasto, la velocidad de circulación guarda relación inversa con la sección.
3- En los líquidos, con gasto constante, a menor sección corresponde mayor velocidad de circulación
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Principio de Bernoulli
1- Circulación de los fluidos, ideales como reales , ya sean líquidos o gases.
2- Donde disminuye el trabajo de presión, aumenta la energía cinética y la velocidad.
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Esta ecuación es la conservación de la energía para el líquido que va dentro de un tubo. No se puede plantear si el líquido tiene viscosidad. Así como los sólidos existe el rozamiento, en los líquidos se denomina viscosidad
Principio de Bernoulli
CONCEPTO: A MAYOR VELOCIDAD, MENOR PRESIÓN
Algo importante que se puede deducir de la ecuación de Bernoulli es que en el lugar donde la velocidad del líquido que circula sea mayor, la presión será menor.
Aclaración importante esto solo se puede observar en tubos horizontales
Es decir, si al lado izquierdo de la ecuación vale  5, el lado derecho también tiene que valer  5. Supongamos que estás lavando el carro con una manguera y aprietas la punta. El diámetro de la manguera se achica y ahora el agua sale con mayor velocidad. Como la velocidad de salida aumenta, la presión de salida tendrá que disminuir para mantener la igualdad de los términos a la derecha y a la izquierda de la ecuación. Es decir que si la velocidad a la salida aumenta, la presión a la salida va a disminuir.
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Líquidos Reales 
No existen los liquidos ideales sino las condiciones ideales de circulación.
En condiciones reales, el factor resistencia determina que a menor seccion corresponde menor velocidad.
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Efecto de la viscosidad sobre el flujo
Líquidos Newtonianos 
Son los líquidos que pueden definirse simplemente por su viscosidad. En ellos el flujo guarda relación inversa con su viscosidad. Tiene dos tipos: líquidos puros y las soluciones verdaderas.
Líquidos No Newtonianos 
En ellos la viscosidad es afectada por las características del tubo o conducto. Tiene dos tipos: Coloidales y las suspensiones. La sangre es esencialmente una suspensión de eritrocitos en plasma, y la viscosidad depende principalmente de la proporción de eritrocitos en la sangre.
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Gasto caudal dos líquidos reales (Ley de Poiseuille) 
Gasto- Volumen de fluido que atraviesa cualquier sección normal del tubo en la unidad de tiempo;
Ley de Poiseuille - es la ley que permite determinar el flujo laminar estacionario de un liquido incompresible y uniformemente viscoso (también denominado fluido newtoniano) a través de un tubo cilíndrico de sección circular constante.
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Estimación de la Resistencia
Tenemos Resistencia igual al gradiente de presión sobre flujo sanguíneo. O sea, la resistencia se puede estimar conociendo la caída de presión entre dos puntos de la circulación y el flujo sanguíneo.
 Para calcular la resistencia total en la circulación el gradiente de presión a considerar es la variación de presión entre la presión media en la arteria aorta y la presión media en la aurícula derecha.
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Estimación de la Resistencia
La resistencia del aparato circulatorio no es muy alta considerando la extensión del lecho vascular, ello se debe a que las resistencias vasculares no se encuentran dispuestas en serie sino en paralelo, lo cual disminuye la resistencia total obtenida. El diámetro de los vasos es el factor mas variable de la resistencia, pues depende de la actividad vasomotora. El factor viscosidad depende del hematocrito por tanto es un factor mas estable
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Flujo laminar
Se llama flujo laminar o corriente laminar, al movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular.
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Flujo turbulento
Se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos periódicos, (no coordinados) como por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partícula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, más precisamente caótica.
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Conversion de un regimen intermitente en continuo
Etuenne Jules Marey, demostró con un sencillo experimento que si un recipiente se va vaciando a través de un tubo rigido y con igual calibre en toda su longitud, al obstruir el flujo con un pinzamiento intermitente el flujo resulta igualmente intermitente, como es de esperar
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APLICACIONES DE LA HIDRODINÁMICA
Las aplicaciones de la Hidrodinámica, se pueden ver en el diseño de canales, puertos, prensas, cascos de barcos, helices, turbinas, y ductos en general.
El gasto se presenta cuando un liquido fluye a través de una tuberia, que por definición es: la relación existente entre el volumen del líquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarde en fluir
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HEMODINÁMICA Y PRESIÓN SANGUINEA 
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Presión Arterial 
La presión arterial es la fuerza que la sangre ejerce sobre las paredes de los vasossanguíneos. La presión arterial se produce por la contracción de los ventrículos, su unidad de medida más utilizada es mmHg.
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PRESIONES EN EL SISTEMA ARTERIAL Y SUS RELACIONES 
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Presión Sistolica
Es la presión máxima que se observa al final de la eyección rápida, generada por el ventrículo. Su valor depende del volumen del ventrículo izquierdo, velocidad y distensibilidad de las paredes arteriales
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Presión Diastolica 
Es la presión que se establece por el paso de sangre al lecho capilar durante la diástole. Su valor depende de la presión alcanzada durante la sístole, resistencia periférica y duración de la diástole. Cuanto mayor la duración, mas desciende la presión diastólica.
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Presión Arterial Media 
Es um parametro que corresponde a la presion promedio con que la sangre llega a los tejidos del organismo. Como la distole tiene mayor duración que la sístole, la presion arterial media no es la media aritmética entre las presiones sistólica y diastolica, sino que se acerca más a la presión diastolica que compone aproximadamente 60% de la presión mas 40% de la presión sistólica.
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Presión del Pulso o Presión Diferencial 
Es la diferencia existente entre los valores de las presiones arteriales sistolica y diastolica. Son la distensibilidad arterial y la resistencia periférica total, la amplitud de la onda del pulso.
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MÉTODOS DE MEDICIÓN 
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Métodos Directos 
Uno de los procedimientos más conocidos es el cateterismo, que consiste en insertar un tubo delgado y flexible en una arteria del antebrazo, la ingle o la muñeca. Una vez que se alcanza el catéter (como se llama el tubo), el catéter libera una sustancia radioopaca que contiene yodo en la composición para generar contraste con los rayos X emitidos por el dispositivo en el que está acostado el paciente, generando imágenes internas del catéter. cuerpo humano transmitido a un monitor. El cateterismo tiene como objetivo diagnosticar afecciones como aneurismas, problemas de la cavidad cardíaca e infecciones del sistema vascular.
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Cateterismo 
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La prueba generalmente dura hasta aproximadamente 10 minutos y está contraindicada para pacientes alérgicos a los riñones o al yodo. En el último caso, el médico puede aplicar antialérgicos para que no haya complicaciones mayores durante todo el análisis. Además, los examinadores deben protegerse de la emisión de rayos X utilizando el delantal de plomo y otros accesorios para proteger principalmente la región torácica y el cuello. Por lo general, se requiere un ayuno previo del paciente y se puede suspender el uso de algunos medicamentos.
Métodos Indirectos Esfigmomanométricos
El instrumento de medición de la presión sanguínea es el esfigmomanómetro, que es compuesto por una cámara de aire conectada a un manómetro de mercurio o aneroide.
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Medicion de la Presion por el Método Auscultatorio 
Obstruye una arteria (mas común la arteria humeral) con un brazalete insulflable. La presión puede ser observada en un manómetro. Se insufla palpando al mismo tiempo el pulso de la arteria radial hasta que desaparezca el pulso. 
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Medicion de la Presion por el Método Auscultatorio 
En seguida se apoya el estetoscopio en la parte interna del pliegue del codo y se descomprime la arteria aflojando la válvula de esfigmomanómetro y se oyen la restauración de la circulación (es llamado de ruidos de Korotkov). La aparición de estos ruidos o el pulso indica la presión sistólica, que es indicado en el manómetro. La desaparición o atenuación de los ruidos indica el valor de la presión diastólica.
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Recomendaciones adicionales para um procedimento correcto en el método auscultatorio
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Método Palpatorio 
Este método se pone en práctica cuando se está practicando el medidor ouscutatorio o cuando no se dispone del estetoscopio. Cuando aparece los primeros ruidos perceptibles en el método auscutatorio también se produce la reaparición del pulso en la parte distal de la arteria.
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Método Palpatorio 
Es el método descripto originariamente por Riva - Rocci, se utiliza como complementario del método auscultatorio o alternativo a ello. Como en ese lapso la aguja del manómetro aneroide a la columna de mercurio habrá descendido por el método palpatorio es ligeramente inferior 5 o 10 mm hg al determinado por el método auscultatorio. Este método solo puede determinar la presión sistólica.
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Factores que pueden influir en la medición
Factores que influyen en el rango de medición de valores más pequeños y valores más grandes. 
Para valores más pequeños tenemos dos posibilidades de influenciar; el primero ocurre cuando el manguito se descomprime a una velocidad excesiva; De esta forma, se obtiene un valor más bajo cuando la sangre ingresa a los segmentos previamente obstruidos. También se obtiene un valor inferior si la membrana del estetoscopio se presiona demasiado. O la presión de las ropas arremangadas la arteria. 
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Factores que pueden influir en la medición
Se obtiene un valor falsamente más alto si se retoma la inflación después de un error de procedimiento sin descomprimir completamente el maguito antes de reiniciar el procedimiento.
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Efectos del tamaño del manguito
Tamaños ideales: Para adultos: 12 cm (15 cm para obesos).
 Para niños: 3 cm para recién nacidos, 5 cm para preescolares, 9 cm para escolares.
Un pequeño manguito sobreestima el valor de la presión arterial. Un maguito muy grande subestima (Menos del valor real).
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Métodos Indirectos Ultrasónicos 
 La ultrasonografía puede brindar valiosa información hemodinámica, basa en las ondas de ultrasonido reflejadas en la sangre en movimiento; 
	Ultrasonidos son producidos por piezoelectricidad inversa; 
	La diferencia de frecuencia entre las ondas emitidas y las reflejadas indican la velocidad del flujo;	
 Ultrasonografia Doppler es recomendada para la medición de la presión arterial en lactantes y niños pequeños difíciles de examinar.
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Ultrasonografia Doppler 
El Ultrasonografia Doppler sirve para asegurar órganos, estruturas, linajes, red vascular y/o flujo sanguíneo que irradia a la region. 
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Efecto de la gravedad sobre la presión
Convencionalmente se supone que las presiones medidas son a la altura del corazón al no haber diferencia de altura no hay influencia de la gravedad, incluso la presión en la pierna . 
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Efecto de la gravedad sobre la presión
A la presión medida en posición acostada se le suma el peso de la columna líquida ( sangre) entre el corazón y el punto de medición, ésta fue hecha en los miembros inferiores; 100 cm de agua es decir 75 mmHg. Por encima del corazón se debe restar el peso de la sangre ubicado entre el corazón y el punto de medición. 100 cm de agua es decir 75 mmHg. 
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GRACIAS 
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