UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

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Estudiantes:Docente:Asignatura:MECNICA DE FLUIDOS

MECNICA DE FLUIDOS APLICADA A LOS SISTEMAS BIOLGICOS

SISTEMA CIRCULATORIO

MECNICADE FLUIDOS EN EL APARATO CIRCULATORIO

El aparato circulatorio puede constituir uno de los ejemplos ms claros y ms asombrosos de sistemas de flujo por tuberas que se puede encontrar ya sea hecho por la naturaleza o por el hombre. Cada una de sus partes representa un objeto que ya ha sido estudiado por la mecnica de fluidos y por la hidrulica, a lo largo de la historia; tales objetos son bombas, vlvulas, tuberas de dimetros constantes, cambios de dimetros en tuberas, la viscosidad en el fluido, la presin en una tubera, la velocidad del flujo, el caudal y el volumen total.

Se pretende dar una breve descripcin de dicho aparato, enfocndolo desde la mecnica de fluidos y la hidrulica para ayudar a afianzar ciertos conceptos que tal vez se pueden comprender con mayor claridad cuando se tiene un ejemplo tan presente y tan real como es, en este caso, el aparato circulatorio.

El sistema circulatorio constituye un circuito continuo, en el que el volumen impulsado por el corazn es el mismo volumen que debe circular por cada una de las subdivisiones de la circulacin. Puede dividirse en dos partes principales que son el sistema de circulacin general y el de circulacin pulmonar. La sangre fluye casi sin resistencia en todos los grandes vasos de la circulacin, pero no en arteriolas y capilares. Para que la sangre pueda atravesar los pequeos vasos en que se presenta resistencia, el corazn manda sangre a las arterias a presin elevada (hasta aproximadamente 120 torr).

La sangre es el fluido fundamental del aparato circulatorio. Tiene un olor caracterstico y una densidad relativa que oscila entre 1,056 y 1,066. En un adulto sano la cantidad de sangre en el cuerpo es una onceava parte del peso corporal, de 4,5 a 6 litros.La sangre es varias veces ms viscosa que el agua y eso dificulta ms su paso por los vasos pequeos; a mayor proporcin de clulas en la sangre mayor la friccin, y es esta friccin la que rige la viscosidad. La sangre puede llegar a ser entre 3 a 10 veces ms viscosa que el agua.

El flujo a travs de un vaso sanguneo depende de dos factores:

1. La diferencia de presin entre los dos extremos del vaso que es la fuerza que empuja la sangre por el mismo.

2. La dificultad de la circulacin a travs del vaso que se conoce comoresistencia vascular.

El flujo a travs del vaso se puede calcular por medio de laLey de Ohm, que indica que el flujo sanguneo es directamente proporcional a la diferencia de presin e inversamente proporcional a la resistencia

Por lo tanto, para determinar el flujo sanguneo no es importante conocer el valor total de las presiones, pero es fundamental conocer la diferencia entre stas que ser la encargada de inducir el flujo de aquel lugar en donde hay ms presin a donde hay menos presin.

El flujo de sangre se refiere al volumen de sangre que pasa por un punto determinado de la circulacin durante un tiempo fijo. Se expresa en unidades de volumen sobre unidades de tiempo (caudal).El flujo sanguneo global en la circulacin de un adulto en reposo es de unos 5000 ml/minuto y ste es el denominado gasto cardiaco porque constituye el volumen de sangre impulsado por cada ventrculo en la unidad de tiempo.La presin sangunea representa la fuerza ejercida por la sangre contra cualquier rea de la pared vascular.

LA SANGRE COMO FLUIDO NEWTONIANO

Si sealamos la sangre como un fluido newtoniano, podemos explicar los procesos de circulacin sangunea y sus los fenmenos de desde la partefsica aplicando los conceptosbsicosde la mecnica de fluidos como la viscosidad, la presin y las diferencias de flujo laminar y turbulento, entre otros.

El brazo de una persona puede funcionar exactamente como un manmetro de presin, debido a que la arteria es el extensor y este va conectado a un transductor para medir la presin, estos transductores son elctricos (puentes de Wheatstone) y segn el voltaje que generen la presin, graficando se puede observar y valorizar. Dependiendo si la viscosidad de la sangre es alta o baja se puede conocer si es flujo de tipo turbulento o laminar. Y conociendo ya la fluidez de la sangre en una arteria coronaria se puede saber en cuanto ha disminuido eldimetrodel conducto sanguneo y cuanto es el flujo de sangre que pasa por la arteria.

Para medir el flujo sanguneo existen varios dispositivos ya sean mecnicos o electromagnticos, y entre ellos se encuentran el medidor electromagntico de flujo y el medidor de flujo ultrasnico Doppler. Ambos medidores son capaces de registrar cambios pulstiles demasiado rpidos del flujo, al igual que registran el flujo constante.

FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO, Y EL PERFIL PARABLICO DE VELOCIDADES

En ciertos casos la sangre fluye a un ritmo constante a travs de un vaso liso, largo en corrientes continuas, mantenindose cada capa de sangre a una distancia constante de la pared del vaso presentndose entonces lo que se conoce en la mecnica de fluidos como flujo laminar. Al tener flujo laminar, se presenta tambin el efecto de que las capas ms cercanas a las paredes de los vasos, tendrn velocidades de flujo casi nulas debido al efecto de la viscosidad, mientras que las capas de sangre ms alejadas de las paredes alcanzarn una velocidad mayor que el resto de las capas. Lo anterior origina un perfil parablico de velocidades cuando se presenta un flujo laminar.

Cuando la rapidez del flujo sanguneo es muy intensa, cuando pasa una obstruccin de un vaso, cuando hace un giro brusco, o cuando pasa por encima de una superficie ms rugosa, el flujo puede volverse turbulento, formando generalmente remolinos denominadoscorrientes parsitaso deremolino. Cuando se producen corrientes de remolino, la sangre circula contra una resistencia mucho mayor que la que existe cuando la corriente es lineal porque los remolinos aumentan enormemente la friccin dentro del vaso. Para determinar si un flujo sanguneo es laminar o turbulento es posible utilizar el nmero de Reynolds que determina la tendencia a ser turbulento que tiene un flujo. En la aorta proximal y en la arteria pulmonar, el nmero de Reynolds puede elevarse hasta niveles altos, como de varios miles, durante la fase rpida de vaciamiento de los ventrculos; esto provoca intensa turbulencia en la parte proximal de las arterias aorta y pulmonar, donde hay muchas condiciones adecuadas para la turbulencia:

1.Gran velocidad de la corriente.2.ndole pulstil de flujo.3.Brusco cambio del dimetro del vaso.

Sin embargo, en los vasos pequeos el nmero de Reynolds casi nunca llega a ser suficientemente elevado para provocar turbulencia.

LA PRESIN

La presin sangunea representa la fuerza ejercida por la sangre contra cualquier rea de la pared vascular, se mide generalmente en torr (milmetros de mercurio) porque se ha utilizado el manmetro diferencial. Sin embargo, el mercurio tiene tanta inercia que no puede elevarse y bajar rpidamente. Por este motivo, el manmetro de mercurio, aunque excelente para registrar presiones constantes, no puede responder a cambios de presin que ocurran con rapidez mayor de aproximadamente un ciclo cada dos o tres segundos. Se utilizan entonces artefactos ms especializados cuando se va a medir la presin sangunea, como son los transductores electrnicos de presin utilizados generalmente para convertir la presin en signos electrnicos y registrarla con un dispositivo de alta velocidad.

UNIONES ENTRE TUBERAS

La aorta al salir del corazn se empieza a dividir en una serie de ramas principales que a su vez se ramifican en otras ms pequeas para lograr llegar a todas las partes del organismo mediante una complicada red de mltiples derivaciones. Las arterias menores se dividen en una fina red de capilares que son vasos an ms pequeos y tienen paredes muy delgadas. As la sangre entra en contacto con los lquidos y tejidos del organismo. Despus de permitir a la sangre interactuar con las diversas clulas, los capilares se empiezan a unir para formar venas pequeas que a su vez se unen para formar venas mayores cada vez, hasta que finalmente se renen en la vena cava superior e inferior que llega al corazn.

Este sistema de ramificaciones y uniones se puede interpretar como un sistema de tubos en paralelo que es uno de los objetos de estudio de la hidrulica.DIMETROS VARIABLES

El dimetro de los vasos sanguneos, a diferencia de lo que ocurre en tubos metlicos o de vidrio, aumenta al elevarse la presin interna porque tales vasos son distensibles.

La distensiblidad vascular se expresa normalmente como el aumento fraccionario de volumen por cada torr que se eleva la presin. Anatmicamente, las paredes de las arterias son mucho ms resistentes que las de las venas, por lo tanto, las venas son en promedio unas seis a diez veces ms distensibles que las arterias.

Tal vez las nicas tuberas capaces de modificar su dimetro de acuerdo a la presin, son las que conforman el aparato circulatorio y son tal vez el nico elemento de dicho sistema que el hombre no ha implementado en los sistemas que construye.

La mecnica de fluidos y la hidrulica son ciencias indispensables para el hombre que aplican en la mayora de los campos, incluso en la medicina como se mostr anteriormente, permitiendo al hombre comprender, analizar y en ciertos casos predecir el comportamiento de ciertos sistemas como es en este caso el aparato circulatorio.Diversas aplicaciones de estas ciencias se ven a diario, en muchos lugares y situaciones, y a partir de todas esas aplicaciones pueden ser estudiadas para asociarse de una manera ms directa y dinmica a los trminos y a las situaciones tpicas que se presentan en el estudio de los fluidos.

HIDRODINMICA- SISTEMA CARDIOVASCULAR HUMANO

Caractersticas generales del aparato circulatorio.

El sistema cardiovascular tiene como funcin, la de distribuir la sangre a todos los rganos de nuestro organismo, y recogerla para volverla a oxigenar en los pulmones. El aparato circulatorio est constituido por:

La bomba cardiaca es el rgano principal del aparato circulatorio y propulsor de la sangre en el interior del organismo. Est formado por cuatro cavidades: dos aurculas, separados por el tabique medial, y dos ventrculos, separados por el tabique interventricular.

Las aurculas y los ventrculos estn conectados por el orificio auriculoventricular que en su parte derecha contiene la vlvula tricspide y en la parte izquierda la vlvula mitral, que permiten que la sangre circule en nuestro organismo en un nico sentido. Del ventrculo izquierdo sale la arteria aorta que tiene una vlvula semilunar mientras que del ventrculo derecho sale la arteria pulmonar, que tiene tambin una vlvula semilunar.

Tres sistemas de vasos sanguneos.Los tres sistemas de vasos sanguneos son:

a) Arterias: canalizan adecuadamente la sangre, y, mantienen la presin generada por los ventrculos (sistema arterial). b) b) Microcirculacin: formado por arteriolas, red capilar y vnulas, que, permiten el intercambio de sustancias y lquidos a travs de la difusin y la filtracin. c) c) Venas: recogen la sangre, una vez producido el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la clula (sistema venoso).

La circulacin de la sangre en el sistema cardiovascular se produce de la siguiente manera: La sangre entra en la aurcula derecha con sangre venosa de todo el organismo, a travs de la vena cava superior que recoge la sangre que hay por encima del corazn, y la vena cava inferior que recoge la sangre que hay por debajo del corazn. Una vez llena la aurcula, la sangre pasa al ventrculo derecho, a travs del orificio auriculoventricular derecho.

Cuando se llena el ventrculo derecho, la sangre parte en direccin a los pulmones a travs de la arteria pulmonar para el proceso de oxigenacin. Una vez oxigenada la sangre, sta pasa del pulmn a la aurcula izquierda a travs de las cuatro venas pulmonares. De la aurcula izquierda pasa al ventrculo izquierdo a travs del orificio auriculoventricular izquierdo. Cuando se llena el ventrculo izquierdo, la sangre sale por la arteria aorta, que conecta con el sistema arterial cuya funcin es mantener constante la presin de la sangre para que fluya en sentido nico.

De este sistema pasa al sistema capilar, cuya funcin es disminuir la velocidad de la sangre, mediante las paredes finas que tiene con el propsito de que los tejidos realicen la absorcin del O2. Una vez realizado la combustin del oxgeno, la sangre venosa vuelve al corazn mediante el sistema venoso.

El aparato circulatorio tiene dos sistemas de circulacin:

1. La circulacin sistmica: formada por la aurcula derecha y el ventrculo izquierdo, junto con la arteria aorta.2. La circulacin pulmonar: formada por la aurcula izquierda y el ventrculo derecho, junto con la arteria pulmonar.

Principios generales de la hidrodinmica aplicados al aparato cardiovascular.

El flujo de sangre (l/min) que circula en el sistema vascular, viene determinado por la ley de la hidrodinmica y sigue por tanto la siguiente ecuacin:

2.1. Factores que intervienen en el flujo.

a) Presin: la presin se refiere a la diferencia de presin de salida de la sangre con la presin de la entrada de la sangre al circuito, y no a la presin absoluta dentro del vaso.

Ej:- Salida de sangre del VI, por aorta y llegada a la AD.- Salida de sangre del VD, por pulmonar y llegada a la AI.

Para determinar la diferencia de presin, hay que realizar la diferencia entre el aumento de presin en la presin sistlica y la presin constante en la presin distica, ya que la presin en la entrada al circuito es 0.La diferencia de presin es P1 P2, cuyos parmetros se hallan:P2 = su valor es cero, ya que, es la entrada en el VD o la entrada en la AI.P1 = se determina su valor mediante la presin media existente entre el aumento de presin en la presin sistlica y la presin constante en la presin distica.

b) Resistencia: es la dificultad de un fluido al circular por un conducto.

Depende de:Caractersticas fsicas del fluido:

1) Longitud: es inversamente proporcional al flujo, permanece constante.

2) Radio: directamente proporcional al flujo, su valor vara. Ej. Radio pequeo vaso contraccin; Radio grande vaso dilatacin.

Naturaleza del fluido:

1) Viscosidad: es el roce que experimentan las partculas liquidas (plasma) con las slidas (clulas), que lleva la sangre. La viscosidad se mide con el hematocrito, ya que, nos indica la cantidad de clulas que hay en el plasma.

Los factores que determinan la resistencia (longitud, radio y viscosidad) quedan determinados por la ecuacin de Poiseville, la cual presenta muchos inconvenientes en su aplicacin:

I. El lquido no es homogneo y la viscosidad no es constante: la friccin de la sangre al nivel de un gran vaso no es la misma que la de un capilar.II. El flujo no es laminar en todos los puntos: la sangre no tiene una velocidad constante en todos los puntos, ya que el flujo en muchos lugares es turbulento.

III. El tubo: no es largo como en la experiencia de Poseiville, y adems no es rgido si no flexible.

Mediante el mtodo experimental de Poseiville, y con el modelo mecnico, que presenta las variables hidrodinmicas a lo largo de la circulacin, se explica La Ley de Continuidad del Flujo, que dice: La velocidad de un flujo que circula por un tubo rgido, es directamente proporcional al flujo e inversamente proporcional al rea, es decir, para que la sangre circule por todas las partes del organismo, la velocidad multiplicada por el rea de una determinada zona, tiene que ser igual a la velocidad multiplicada por el rea de otra zona, como por ejemplo, que por la aorta salgan 6 eritrocitos de una manera y por la red capilar salgan los mismos aunque sea de otra forma.

Ej. 3cm/min x 2 cm2 = 1 cm/min x 6 cm2

La resistencia en fisiologa se mide mediante la unidad de resistencia perifrica, que en el sistema de circulacin sistmica esta entre 0`25 y 4, y en la circulacin pulmonar est entre 0`03 y 1. Para obtener la resistencia total del circuito se realiza mediante la siguiente frmula:Resistencia total = suma de las resistencias de todos los rganos

URP: unidad de resistencia perifrica

- 0`25 (esfuerzo) y 4 (hipertensin): Circulacin Sistmica.- 0`03 (esfuerzo) y 1 (hipertensin): Circulacin Pulmonar.

La inversa de la resistencia es la Conductancia.

El flujo sanguneo est regulado por una serie de mecanismos cardiovasculares.

Leyes de la Mecnica Circulatoria:

1. LEY DEL CAUDAL:El caudal se mantiene constante a travs de cualquier seccin completa del lecho circulatorio

2. LEY DE LAS VELOCIDADESEsta ley expresa que la velocidad sangunea es mayor en la Aorta y va disminuyendo en su orden a travs de las arterias principales, arteriolas, capilares y de aqu aumenta hacia las venas.

3. LEY DE LAS PRESIONESLa ley de las presiones establece que la presin hidrosttica es mayor en la raz de la Aorta que a partir de all disminuye en su orden a travs de las arterias principales, arteriolas, capilares y venas donde la presin es prcticamente nula.

TEOREMA DE BERNOULLI

Se puede demostrar matemticamente que

Que es equivalente a

Implicaciones del Teorema de Bernoulli

Caso. 1

1. Si toda la vena liquida se halla al mismo nivel, la ecuacin se reduce(Efecto Venturi)

Donde P es la presin hidrosttica y es la presin cinemtica.

La suma de la presin hidrosttica ms la presin cinemtica se denomina presin hidrodinmica.

2. Por lo que se infiere que si no existen desniveles, la presin hidrosttica en una vena liquida ideal es mayor donde la velocidad es menor, es decir, en los puntos de mayor seccin.

Caso. 2

Otro resultado importante se da cuando no hay cambio en la presin . El teorema se reduce a

Por ejemplo, tenemos un lquido que sale por un agujero u orificio, cerca del fondo de un recipiente abierto. La velocidad con que sale el lquido por el agujero podr determinarse a partir del teorema de Bernoulli, haciendo las siguientes consideraciones:

1. Se supone que el nivel del lquido en el recipiente decae lentamente al comprarlo con la velocidad de salida, de modo que la velocidad en el extremo superior puede considerarse cero.

2. Se observa que la presin del lquido, tanto en el extremo superior como en el orificio, es igual a la presin atmosfrica, es decir, que .

Caso. 3

Si el lquido se encuentra en reposo tanto como son cero. Del teorema de Bernoulli se puede demostrar que la diferencia de presin viene dada por

Notemos que esta expresin es el Teorema General de la Hidrosttica.

SISTEMA RESPIRATORIO

SISTEMA RESPIRATORIO

El intercambio de gases entre la cavidad alveolar y los capilares sanguneos se produce por difusin, gracias a la diferencia de concentracin que existe entre el aire y la sangre. Los gases son capaces de pasar a travs de las estrechas clulas del alveolo y del capilar. Su movimiento neto se produce desde la zona en la que estn ms concentrados a la de menor concentracin. La sangre que llega a los pulmones tiene una concentracin de dixido de carbono mayor que el aire exterior, de modo que el CO2pasa desde el capilar hasta el alveolo. Por el contrario, la concentracin de oxgeno en la sangre que llega al alveolo es ms baja que la del aire, de modo que el oxgeno pasa del alveolo al capilar.

ROLES Primario: Transporte de O2 y de CO2. Secundario:1. Equilibrio cido Base2. Proteccin (bacterias, trombos)3. Regulacin Hormonal: ECA, ON

Para que pueda producirse el intercambio de gases en los alveolos, es necesario que el aire penetre en los pulmones, recorriendo todas las vas respiratorias. El flujo de aire a lo largo de los conductos respiratorios se produce gracias a la diferencia de presiones que existe entre el exterior del cuerpo y elespacio interpleural.FACTORES FISICOS Y FISIOLOGICOS QUE INFLUYEN CADA PASO DE LA RESPIRACIN

Medio Externo: PO2 inspirado Pulmones: ventilacin, difusin y corto circuitos entre sangre arterial y venosa Sangre: flujo sanguneo, concentracin y afinidad de la hemoglobina por el oxgeno. Tejidos: capilaridad Clulas: mioglobina, mitocondria y enzimas

PROCESOS FSICOS RESPONSABLES DE LA RESPIRACIN

DIFUSIN: Es el movimiento de molculas de un gas de una alta concentracin a una baja concentracin de acuerdo a sus presiones parciales individuales

CONVECCIN: Es el movimiento de un gas de una alta concentracin a una baja concentracin en funcin del movimiento del medio en que se encuentra dicho gas. INSPIRACIN

ESPIRACIN

Msculos respiratorios expanden la pared torcica. El diafragma desciende. Expansin de la caja torxica. Presin intrapleural. Expansin los pulmones Entrada del flujo de aire. Presin alveolar Entrada de flujo de aire.

Justo antes de la espiracin: La presin alveolar es igual a la presin atmosfrica. Luego: Recogimiento elstico de los pulmones. Presin alveolar es vuelve mayor que la presin atmosfrica Salida de flujo de aire.

Caractersticas Dinmicas del pulmn: RESISTENCIA (R)

La resistencia de la va area es la oposicin al flujo causada por las fuerzas de friccin. Se define como la relacin entre la presin de empuje y la velocidad de flujo areo. La resistencia al flujo en las vas areas depende de si el flujo es laminar o turbulento, de las dimensiones de la va area, y de la viscosidad del gas.

En el flujo laminar, la resistencia es muy baja. Esto se debe a que se necesita una presin de empuje pequea para producir cierta velocidad de flujo. La resistencia durante el flujo laminar se puede calcular a travs de la Ley de Poiseuille:

FLUJOS EN LAS VAS AREA:

Tipos de Flujo Respiratorio

Laminar

Caracterizado por que las partculas de los fluidos se mueven a lo largo de lminas adyacentes sin mezclarse. La agitacin de las partculas del fluido es slo de naturaleza molecular y estn restringidas a moverse en trayectorias esencialmente paralelas, debido regularmente a la accin de la viscosidad. El estudio del flujo laminar es descrito por la ley de Poseuille.

Turbulento

Caracterizado por que las partculas de los fluidos no permanecen en capas, sino que se mueven en forma heterognea a travs del flujo, deslizndose ms all de otras partculas y chocando con algunas otras, produciendo un mezclado rpido y continuo del flujo. La medicin de turbulencia es descrita por el nmero de Reynolds. Debido a que en la turbulencia el movimiento de las pequeas masas de fluido es catico, an en pequeas distancias, resulta matemticamente irrealizable determinar el movimiento de las partculas individuales del fluido. Sin embargo, considerando el movimiento promedio de las agregaciones de partculas de fluido o por medio de mtodos estadsticos, se puede obtener relaciones matemticas.

Transicional

El flujo transicional es una mezcla de los flujo laminar y turbulento que suele ocurrir en puntos de ramificacin o prximos a obstrucciones parciales. El flujo laminar en la respiracin ocurre solamente en las vas ms pequeas, donde la velocidad lineal del flujo areo es extremadamente baja. La velocidad lineal en cm/s es igual al flujo en cm3/s dividido entre el rea de corte transversal. El flujo turbulento en la respiracin y el transicional son ocasionados por flujos inspiratorios-espiratorios altos y variables, vas areas grandes, cambios de dimetro de los pulmones y vas respiratorias, ramificaciones y ngulos existentes en el sistema respiratorio.

ECUACIN DEL GAS ALVEOLAR:

FLUJO PULMONAR Es igual al gasto cardiaco (5 L/min) VARIA POR: Los cambios de la presin arterial La Distensibilidad del rbol vascular Los efectos hidrostticos de la gravedad.

GASES Consisten en molculas muy separadas en el espacio. Las molculas de los gases estn en constante movimiento catico. La temperatura se considera como una medida de la Energa Cintica Promedio de todas las molculas. La Presin de un gas resulta de los choques de las molculas del gas con las paredes del recipiente que las contiene.

TRABAJO Y ESFUERZO RESPIRATORIO

El trabajo respiratorio tiene una serie de componentes representados por las fuerzas elsticas, viscoelsticas, plastoelsticas, inerciales, gravitacionales, de compresibilidad y distorsin de la pared torcica, sin olvidar que el trabajo en fase acelerativa, se recupera en la fase decelerativa.

Campbell estableci un sistema grfico que triangulaba las distintas reas de las curvas comprendidas entre dos tericas rectas: la recta de compliance del pulmn, y la recta de compliance de la pared torcica. Esta ltima puede definirse en pacientes en ventilacin controlada con los puntos sin flujo que unen el principio y final de la inspiracin, con las curvas de volumen en ordenadas y la presin pleural o esofgica en abscisas. En su defecto, puede calcularse esta compliance de la pared torcica a partir de los datos de la capacidad vital del sujeto, con buena correlacin con la antedicha determinacin.

LEYES DE LOS GASES

Ley de Boyle (1660): La presin de una cantidad fija de gas es inversamente proporcional al volumen que ocupa, siempre y cuando se mantenga la temperatura constante.

Ley de Gay-Lussac (1808): Si mantenemos constante la presin, los cambios de volumen que experimentan una cantidad fija de gas son directamente proporcionales a los cambios de temperatura.

Ley de Navier Stokes: Ecuacion fundamental de la Mecnica (movimiento de fluidos)Establezcamos las ecuaciones del movimiento de un fluido compresible y viscoso. Para el caso general de un movimiento tridimensional, el campo de corrientes est determinado por el vector velocidad

con las tres componentes rectangularesadems de lapresiny ladensidadPara la determinacin de estas cinco magnitudes disponemos de la ecuacin de continuidad (conservacin de la masa), las tres ecuaciones del movimiento (conservacin de la cantidad de movimiento) y la ecuacintermodinmicadeestado, es decir, cinco ecuaciones tambin.La ecuacin de continuidad expresa que la suma de las masas entrante y saliente por unidad devolumenen la unidad detiempoes igual a la variacin de la densidad por unidad de tiempo. Luego, podr escribirse como:

Ecuacin de Darcy-Weisbach:Laecuacin de Darcy-Weisbaches una importante ecuacin ampliamente usada. Permite el clculo de la prdida de carga debida a lafriccin.

hf es la prdida de carga debida a la friccin, calculada a partir de la friccin(trmino este conocido como factor de friccin de Darcy o coeficiente de rozamiento), la relacin entre la longitud y el dimetro L/D, la velocidad del flujov, y la aceleracin debida a la gravedadgque es constante.

MECANICA RESPIRATORIA

LA MECNICA RESPIRATORIA SE ENCARGA DEL ESTUDIO DEL FLUJO AREO EN EL APARATO RESPIRATORIO, QUE BASNDOSE EN LA DINMICA DE FLUDOS A TRAVS DE UN SISTEMA DE CONDUCTOS ELSTICOS, ESTUDIA LA GENERACIN DEL GRADIENTE DE PRESIONES NECESARIO Y LAS RESISTENCIAS DEL SISTEMA.Para generar flujo de aire entre el entorno y el aparato respiratorio se debe establecer un gradiente de presiones favorable capaz de vencer las resistencias a dicho flujo. Dado que la presin baromtrica o externa al sistema se considera constante (en una misma cota de altitud), la nica presin que podemos modificar es la pulmonar. Por lo tanto, para que el refresco sea ptimo, es necesario aumentar y disminuir dicha presin pulmonar con respecto a la baromtrica y de forma alternante, dando lugar a lo que se conoce comociclo respiratorio, con dos fases: una inspiratoria activa (entrada de aire) y otra espiratoria pasiva (salida de aire).

Las estructuras que forman el espacio capacitativo pulmonar son huecas y elsticas, lo que significa que dicha capacidad va a depender de la diferencia de presiones entre el interior de dicho espacio y el exterior, es decir de la PRESIN TRANSMURAL(Pi - Pe), que en el aparato respiratorio, segn su localizacin, son de dos tipos:

PRESIN TRANSMURAL DE LAS VAS RESPIRATORIAS(Ptva)

Gradiente de presin existente entre el interior de la va respiratoria (Pva) y el exterior, coincidente con el espacio intrapleural, y por tanto presin pleural (Ppl).Ptva = Pva Ppl

Responsable de que las vas areas modifiquen su luz interior frente a los diferentes esfuerzos respiratorios, solventando el problema de su oclusin mediante la interposicin de elementos rgidos que eviten su colapso (por ejemplo, los anillos cartilaginosos de la trquea y bronquios).

PRESIN TRANSPULMONAR(Pp):

Gradiente de presin existente entre el interior alveolar (PA) y el exterior o presin pleural (Ppl)Pp = PA Ppl

Responsable de que no se colapsen los pulmones y se modifique el flujo durante el ciclo.La presin alveolar se puede medir al nivel de la boca, cuando la glotis est abierta.Lapresin pleuralse puede medir mediante la introduccin en el esfago de un baln inflable, ya que la presin medida en el esfago es prcticamente igual a la intrapleural, por estar esta estructura entre el trax y los pulmones, como le ocurre al espacio intrapleural. Con este dispositivo el valor obtenido en reposo, es decir al final de una espiracin eupnica es de -5 cm de agua (-3,7 mm Hg). Este valor subatmosfrico es debido a la contraposicin de dos fuerzas sobre un espacio cerrado como el espacio intrapleural. Por un lado, la fuerza de retraccin elstica del tejido pulmonar y por el otro, la fuerza de expansin elstica de la caja torcica en la situacin de reposo respiratorio, lo cual se pone de manifiesto en el momento que introducimos aire en dicho espacio intrapleural (neumotrax), con la retraccin del tejido pulmonar y la expansin del torcico. Estas dos estructuras no se separan gracias a la gran tensin superficial que se produce entre ambas pleuras, como consecuencia del lquido contenido (2 ml en total), lo que permite deslizamientos entre ambas pleuras pero no su separacin.Lapresin transtorcica(Pw) viene definida por la diferencia entre la presin pleural y la atmosfrica y define la presin elstica de la pared torcica.La fuerza de retraccin pulmonares la fuerza que se desarrolla en la pared pulmonar durante la inspiracin. Por tanto, aumenta a medida que el pulmn se expande y siempre acta a favor del colapso pulmonar.

SISTEMA EXCRETOR

FISIOLOGA DEL APARATO URINARIO

GENERALIDADES DE LA FUNCIN RENAL

Los riones son avanzadas mquinas de reprocesamiento. Cada da, los riones de una persona procesan aproximadamente 180 litros de sangre para eliminar alrededor de 2 litros de productos de desecho y agua en exceso. A los riones les compete la mayor parte de la actividad del aparato urinario. Los otros son vas de paso y lugares de almacenamiento. Las funciones de los riones son los siguientes:

Regulacin del volumen de lquido extracelular (LEC)

Si el volumen del LEC disminuye por debajo de ciertos niveles, la presin sangunea disminuir de tal modo que no ser suficiente para que el flujo sanguneo alcance los diferentes rganos del cuerpo. El sistema cardiovascular junto con el renal trabaja de manera integrada para mantener constante el volumen de LEC. Los riones regulan el volumen extracelular controlando fundamentalmente la excrecin de Na+ y agua.

Regulacin de la osmolaridad

Los riones regulan la osmolaridad del medio extracelular mantenindola en los valores cercanos a 290 mOsm. La regulacin renal de la osmolaridad se lleva a cabo a travs de la formacin de una orina concentrada o diluida.

Mantenimiento del balance inico

Regulan la concentracin plasmtica de numerosos iones, en especial sodio, potasio, calcio, cloruro y fosfato.

Regulacin de pH

Los riones excretan una cantidad variable de iones de hidrgeno hacia la orina y conservan iones bicarbonato, que son importantes para amortiguar los H+ de la sangre.

Excrecin de los productos de desecho y sustancias extraas

Los riones eliminan dos tipos de sustancias; unas son las resultantes del metabolismo, como por ejemplo: la creatinina, que es el producto final del metabolismo de los msculos; la urea que es el principal producto final del metabolismo de los compuestos nitrogenados en el hombre y el cido rico que es el producto final del metabolismo de purinas. Otras sustancias extraas como los frmacos (penicilina) y compuestos extraos (sacarina) o txicos.

Produccin de hormonas

Los riones no son una glndula endocrina propiamente dicha, sin embargo conviene resaltar esta funcin ya que se encarga de sintetizar las hormonas:

eritropeyatina, que estimula la produccin de glbulos rojos; la renina, que interviene en la regulacin de la presin arterial; el calcitriol, que es la forma activa de la vitamina D y ayuda a regular la homeostasis del calcio.LA NEFRONA

La nefrona es la unidad funcional del rin, responsable de la purificacin y filtracin real de la sangre. Cerca de un milln de nefronas se encuentran en la corteza de cada rin, y cada una se compone de un corpsculo renal y tbulo renal que llevan a cabo las funciones de la nefrona. El tbulo renal consiste en el tbulo contorneado y el asa de Henle.

La nefrona es parte del mecanismo homeosttico de su cuerpo. Este sistema ayuda a regular la cantidad de agua, sales, glucosa, urea y otros minerales en su cuerpo. La nefrona es un sistema de filtracin se encuentra en su rin, que es responsable de la reabsorcin de agua, sales. Aqu es donde finalmente la glucosa se absorbe en su cuerpo.El asa de Henle es la parte de la nefrona que contiene la ruta de base para el lquido. El lquido comienza en la cpsula de Bowman y luego fluye a travs del enrevesado tbulo proximal. Es aqu donde de sodio, agua, aminocidos y glucosa a reabsorberse. El filtrado se escapa la rama descendente y, a continuacin una copia de seguridad. En el camino que pasa por un gran curva llamada asa de Henle. Esta se encuentra en la mdula del rin. Al aproximarse a la cima de nuevo, los iones de hidrgeno (residuos) de flujo en el tubo y por el conducto colector.

GENERALIDADES DE LA FISIOLOGA RENAL

Para producir orina, las nefronas y los tbulos colectores desarrollan tres procesos bsicos: Filtracin glomerular Reabsorcin tubular Secrecin tubular

FILTRACIN GLOMERULAR

- Presin neta de filtracin:La filtracin glomerular depende de tres presiones principales. Una presin promueve la filtracin y dos presiones se oponen a esta. Presin hidrosttica sangunea glomerular (PHSG) es la presin sangunea en los capilares glomerulares. Su valor suele ser de 55 mm Hg. Promueve la filtracin forzando la salida del agua y los solutos del plasma sanguneo a travs de la membrana de filtracin.Presin hidrosttica capsular (PHC) es la ejercida contra la membrana de filtracin por el lquido que ya est en el espacio capsular y tbulo renal. La PHC se opone a la filtracin y representa una presin retrgrada de cerca de 15 mm Hg.

Presin coloidosmtica sangunea (PCS) que est dada por la presencia de protenas como la albmina, las globulinas y el fibringeno en el plama sanguneo, tambin se opone a la filtracin. El promedio de la PCS en los capilares glomerulares es de 30 mm Hg.La presin neta de filtracin (PNF), la presin total que promueve la filtracin, se determina:

PNF = PHSG PHC PCS

Sustituyendo los valoresPNF = 55 mm Hg 15 mm Hg 30 mm HgPNF = 10 mm Hg

-Filtracin glomerular

La sangre arterial que llega al rin fluye por los capilares glomerulares a una gran presin, debido a que el dimetro de la arteriola eferente es menor que la aferente.Estimulados por esa fuerte presin, el agua y las materias solubles del plasma sanguneo tales como la glucosa, aminocidos, sales y urea, atraviesan las paredes de los capilares y de cpsula de Bowman, incorporndose a las cavidades de esta ltima. Slo los elementos figurados de la sangre y las protenas plasmticas no pasan la filtracin glomerular, por su gran tamao que no les permite atravesar la membrana. El plasma que pasa por el glomrulo pierde un 20 por 100 de su volumen para formar el filtrado glomerular. Por lo tanto, el lquido que pasa a la cavidad de la cpsula, llamado filtrado glomerular, es similar al plasma sanguneo sin protenas.

El filtrado (altamente diluido) fluye hacia el tbulo contorneado proximal. A su vez, la sangre concentrada e hipertnica de los capilares glomerulares es transportada por la arteriola eferente, hacia la red capilar peritubular. Osmticamente, esta sangre est lista para recuperar agua del filtrado que paso hacia el tbulo contorneado proximal. Por lo tanto el mecanismo bsico de este proceso es puramente fsico basado en la presin de filtracin, facilitada por la estructura de las diferentes arteriolas.La velocidad de la filtracin glomerular, aumenta y disminuye con la presin arterial y, en consecuencia la presin de la filtracin. La intensidad normal de filtracin glomerular es de 125 ml por minuto, que equivale a 180 l por da.

REABSORCIN Y SECRECIN TUBULARES

El volumen de lquido que entra en los tbulos contorneados proximales en media hora es mayor que el volumen total del plasma sanguneo porque el ndice normal de filtracin glomerular es muy alto. Obviamente, parte de este lquido debe retornar de alguna manera al torrente sanguneo.

La reabsorcin -el retorno de la mayor parte del agua filtrada y de muchos solutos al torrente sanguneo- es la segunda funcin bsica de la nefrona y el tbulo colector. Normalmente, cerca del 99% del agua filtrada se reabsorbe. Las clulas epiteliales a lo largo del tbulo renal y del tbulo colector llevan a cabo la reabsorcin, pero las clulas del tbulo contorneado proximal se hacen la mayor contribucin. Los solutos reabsorbidos por procesos activos o pasivos son la glucosa, aminocidos, urea e iones como el Na+ (sodio), K+ (potasio), Ca2+ (calcio), Cl- (cloruro), HCO3- (bicarbonato) y HPO42- (fosfato). Una vez que el lquido pasa a travs del tbulo contorneado proximal, las clulas situadas ms distalmente regulan los procesos de reabsorcin para mantener el equilibrio homeosttico de agua y de ciertos iones. La mayor parte de las protenas pequeas y de los pptidos que pasan a travs del filtro tambin se reabsorben, en general por pinocitosis.La tercera funcin de las nefronas y los tbulos colectores es la secrecin tubular, la transferencia de las sustancias desde la sangre y las clulas tubulares hacia el lquido tubular. Las sustancias secretadas son iones hidrgeno (H+), K+, y amonio (NH4+), creatinina y ciertos frmacos como la penicilina. La secrecin tubular tiene dos objetivos importantes: 1) la secrecin de H+ ayuda a controlar el pH sanguneo; 2) la secrecin de otras sustancias contribuye a eliminarlas del organismo.

En un adulto en reposo, los riones reciben 1.2 a 1.3 L de sangre por minuto, o un poco menos del 25% del gasto cardiaco. El flujo sanguneo renal puede medirse mediante flujmetros electromagnticos o de otro tipo o se determina al aplicar el principio de Fick (cap. 33) al rin; es decir, con la cuantificacin de la cantidad de una sustancia absorbida por unidad de tiempo y al dividir este valor por la diferencia arteriovenosa de la sustancia a travs del rin. Dado que el rin filtra el plasma, el flujo plasmtico renal equivale a la cantidad de una sustancia excretada por unidad de tiempo dividida por la diferencia arteriovenosa renal, siempre y cuando la cantidad en los eritrocitos no se modifique durante su paso a travs del rin. Cualquier sustancia excretada puede utilizarse si se puede medir su concentracin en el plasma arterial y venoso renal, y si aqulla no es metabolizada, almacenada o producida por el rin y, en s, no afecta al flujo sanguneo.El flujo plasmtico renal es susceptible de cuantificar mediante la infusin de cido p-aminohiprico (PAH) y al valorar sus concentraciones en orina y plasma. El cido p-aminohiprico es filtrado por los glomrulos y secretado por las clulas tubulares, de manera que su cociente de extraccin (concentracin arterial menos la concentracin venosa renal dividida por su concentracin arterial) es elevada. Por ejemplo, cuando se suministra cido p-aminohiprico con infusin en dosis bajas, 90% de ste en la sangre arterial es eliminado en un solo paso a travs del rin. Por tanto, se ha vuelto un lugar comn calcular el flujo plasmtico renal al dividir la cantidad de cido paminohiprico en la orina por la concentracin plasmtica del mismo, haciendo caso omiso de la concentracin en la sangre venosa renal. Se puede utilizar el plasma venoso perifrico ya que su concentracin de este cido es esencialmente idntica a la que se encuentra en el plasma arterial que llega al rin.

El valor obtenido debe llamarse flujo plasmtico renal efectivo (ERPF) para indicar que no se midi la concentracin en el plasma venoso renal. En seres humanos, dicho flujo promedia alrededor de 625 ml/min.

Ejemplo:Concentracin de cido p-aminohiprico en la orina (UPAH): 14 mg/mlFlujo de orina (): 0.9 ml/minConcentracin de cido p-aminohiprico en el plasma (PPAH): 0.02 mg/ml

= 630 ml/minCabe hacer notar que el flujo plasmtico renal efectivo determinado de esta manera corresponde al aclaramiento del cido p-aminobutrico. Ms adelante se describe con detalle el concepto del aclaramiento.El flujo plasmtico renal efectivo puede convertirse en el flujo plasmtico renal (RPF) efectivo: Cociente de extraccin de cido p-aminobutrico promedio: 0.9

A partir del flujo plasmtico renal, con el cual es posible calcular el flujo sanguneo renal al dividir por 1, menos el hematcrito: Hematcrito (Hct): 45%

= 1273 mL / min La tasa de filtracin glomerular (GFR) puede medirse en animales de experimentacin y en seres humanos sin lesiones mediante la cuantificacin de la excrecin y la concentracin plasmtica de una sustancia que se filtre libremente a travs de los glomrulos sin ser secretada ni reabsorbida por los tbulos. La cantidad de tal sustancia en la orina por unidad de tiempo debe proporcionarla la filtracin exacta del volumen de mililitros de plasma que contena aquella cantidad. Por ende, si se designa la sustancia con la letra X, el filtrado glomerular equivale a la concentracin de X en la orina (UX) por el flujo urinario por unidad de tiempo (V ) divididos por la concentracin plasmtica arterial de X (PX) o UXV / PX. Este valor se denomina aclaramiento de X (CX). Desde luego, PX es igual en todas las partes de la circulacin arterial y si X no experimenta ningn metabolismo en los tejidos, la concentracin de X en el plasma de sangre venosa perifrica puede sustituir a la cifra plasmtica en la sangre arterial.

Adems del requisito de filtrarse libre y de no ser resorbida ni secretada en los tbulos, una sustancia apropiada para medir el filtrado glomerular no debe ser txica y tampoco ha de ser metabolizada por el organismo. La inulina, un polmero de fructosa con un peso molecular de 5 200, presente en las alcachofas de Jerusaln (Helianthus tuberosus), satisface estos criterios en los seres humanos y en la mayora de los animales, y se utiliza ampliamente para cuantificar el filtrado glomerular. En la prctica, se aplica por va intravenosa una dosis de carga (bolo) de inulina, seguida de una infusin continua para mantener constante la concentracin en plasma arterial. Despus que se equilibra la inulina con los lquidos corporales, se obtiene una muestra de orina en un periodo exacto y se consigue una muestra de plasma en el momento intermedio durante la recoleccin. Se evalan las concentraciones plasmticas y urinarias de inulina y se calcula el aclaramiento:

UIN = 35 mg/ml = 0.9 ml/minPIN = 0.25 mg/ml

CIN = 126 mL / min

Los factores que controlan la filtracin a travs de los capilares glomerulares son los mismos que los que determinan la filtracin a travs de todos los dems capilares, es decir, el tamao del lecho capilar, la permeabilidad de los capilares y los gradientes de presin hidrosttica y osmtica a travs de la pared capilar. Para cada nefrona:

GFR = Kf [(PGC PT) (GC T)]

Kf, coeficiente de ultrafiltracin glomerular, es el producto de la conductividad hidrulica en la pared de los capilares glomerulares (es decir, su permeabilidad) y el rea de superficie de filtracin efectiva; PGC, presin hidrosttica media en los capilares glomerulares; PT, presin hidrosttica media en el tbulo (espacio de Bowman); GC, presin onctica del plasma en los capilares glomerulares y, T, presin onctica del filtrado en el tbulo (espacio de Bowman).

La presin en los capilares glomerulares es ms elevada si se le compara con la de otros lechos capilares, en virtud de que las arteriolas aferentes son ramas rectas y cortas de las arterias interlobulillares. Asimismo, las arteriolas eferentes, vasos corriente abajo de los glomrulos, muestran una resistencia relativamente elevada. La presin hidrosttica capilar es contrarrestada por la presin hidrosttica generada en la cpsula de Bowman; tambin se neutraliza con el gradiente de presin onctica generado en los capilares glomerulares (GC T). En situaciones normales, la presin onctica del filtrado en el tbulo es insignificante, y el gradiente bsicamente es igual a la presin onctica originada por las protenas plasmticas.

En la figura 38-6, se muestran las presiones efectivas que se observan en un tipo de ratas. La presin de filtracin neta (PUF) tiene cifras 15 mmHg en el extremo aferente de los capilares glomerulares, pero desciende a cero (es decir, si alcanza el equilibrio de la filtracin) proximal al extremo eferente de los capilares glomerulares. Esto se debe a que el lquido abandona el plasma y aumenta la presin onctica conforme la sangre pasa a travs de los capilares glomerulares. En la figura 38-6, tambin se muestra la modificacin calculada en y en un capilar glomerular idealizado. Es evidente, asimismo, que las porciones de los capilares glomerulares de modo normal no contribuyen a la formacin del ultrafiltrado glomerular; es decir, el intercambio a travs de los capilares glomerulares es limitado por el flujo ms que por la difusin. Tambin es notorio que una reduccin en la velocidad de elevacin de la curva de producida por un aumento en el flujo plasmtico renal aumentara la filtracin, ya que incrementara la distancia donde tendra lugar la filtracin a travs de los capilares.

Es muy variable el alcance del equilibrio de la filtracin entre las especies, y la medicin del coeficiente de ultrafiltracin glomerular conlleva algunas incertidumbres. No est bien dilucidado si en el ser humano se logra un equilibrio de la filtracin.MECANICA DE FLUIDOS EN LAS PLANTAS

MECANISMO DE FLUIDOS EN LAS PLANTASTRANSPORTE DE NUTRIENTES Y MINERALES En las plantas ms superiores, con un sistema vascular desarrollado, los dos fluidos principales son el xilemtico y el floemtico.FLUIDOS XILEMTICO El primero se trata de la savia bruta, una solucin diluida de agua y sales minerales. Su dinmica se explica por la teora de la tensin-cohesin. El agua en el xilema forma un sistema continuo y debido a ello y a que se pierde agua por las hojas, se genera el movimiento ascendente del fluido xilemtico contra gravedad, por la tensin generada por la prdida de vapor de agua por las hojas, necesitada de la cohesin de las molculas de agua en su continuo, que no debe romperse.FLUIDOS FLOEMTICO La dinmica del fluido floemtico, que es una solucin concentrada de agua con fotoasimilados, se explica por diferencias de concentracin de productos de una fuente (lugar donde se producen, generalmente hojas) y de un sumidero (lugar que reclama los productos, generalmente rganos en desarrollo). Esta diferencia de concentraciones hace que el xilema meta agua all donde haya concentracin alta (fuentes) y la retire donde sea baja (sumideros) creando as una corriente. Y es que floema y xilema son paralelos y por ello se permite esto, que no es ms que una cuestin osmtica.

El tallo como rgano de conduccin:Este se encuentra a continuacin de la raz y crece en direccin opuesta a ella; es el rgano areo de las plantas y tiene como funciones la conduccin, asimilacin, almacenamiento y sostn.Conduccin:por los vasos leosos del tallo circulan las soluciones que forman el agua y los sales minerales provenientes del suelo y que son absorbidos por los pelos absorbentes de la raz.Almacenamiento:Mediante esta funcin el tallo reserva alimentos que la planta necesitar para cumplir las funciones celulares.

Asimilacin:las clulas del tallo y todas las otras clulas del vegetal toman el alimento y lo utilizan para producir energa y as realizar otras funciones vitales.Sostn:El tallo se encarga de mantener firme las hojas, flores y frutos en la planta.

El transporte de soluciones en las plantas: El agua y los sales minerales que forman la savia bruta, se absorben por las races; desde all es llevada por los vasos del xilema de abajo hacia arriba, desde la raz hacia el tallo y las hojas, donde se convierte en savia elaborada. La savia elaborada es conducida desde las hojas a toda la planta a travs de los vasos liberianos, este transporte se realiza de arriba hacia abajo en el sentido de la fuerza de gravedad.Cmo se produce el transporte de la savia bruta de abajo hacia arriba en contra de la fuerza de gravedad?Ya que las soluciones se encuentran en el interior de las races y tienen concentraciones de solutos mayores que las soluciones del medio externo, stas, por smosis, penetran hacia el interior de la raz, donde se producen nuevos procesos osmticos que contribuyen al ascenso de savia por los vasos leosos del tallo. Este ascenso es favorecido por el fenmeno llamado capilaridad. La raz presenta unos pelos absorbentes que se pueden comparar con las vellosidades intestinales ya que presentan un gran paralelismo estructural. Adems, el agua que se pierde por la transpiracin crea una especie de vaco que contribuye a que la savia bruta llegue a las hojas, donde ser procesada y transformada en savia elaborada.

MOVIMIENTO DE AGUA Y MINERALES EN LAS PLANTAS 1- La mayora de las plantas absorbe agua por las races. Las plantas terrestres obtienen del suelo casi toda el agua que necesitan. La cantidad de agua disponible en el suelo vara de acuerdo con su porosidad y su grado de desecacin. Una gran proporcin de agua permanece retenida por fuerzas de cohesin entre las partculas.

2- En las clulas, el potencial qumico del agua depende de la concentracin de agua, que a su vez depende de la presencia de los solutos en los medios intracelulares y extracelulares. Cuanto mayor es la concentracin de solutos, menor es la concentracin de agua y menor el potencial qumico.

3- El agua ingresa en las clulas de larazslo cuando elpotencial aguaen el suelo es superior al de las races. En suelos salinos o de zonas ridas ingresa muy poca agua en las races. Los procesos que intervienen en el ingreso de agua en las clulas de la raz generan una presin positiva que crea una columna de agua en ascenso. Esta presin, llamada presin radical, es suficiente para que el agua ascienda un corto trecho en eltallo.

4- La mayor parte del agua circula a travs de lasacuaporinassiguiendo gradientes de potencial qumico. La abundancia de acuaporinas y su grado de apertura regulan la permeabilidad de las membranas. El grado de apertura, a su vez, parece depender del estado defosforilacinde estas protenas.

5- Gran parte del agua que entra en las races se pierde como vapor de agua durante latranspiracin. El flujo transpiratorio depende del gradiente de concentracin de vapor de agua entre la hoja y la atmsfera circundante y es inverso a las resistencias de la hoja o de la atmsfera al movimiento del vapor de agua. Los estomas ofrecen la resistencia ms importante en este trayecto.

6- En una planta, el agua se evapora desde las paredes de las clulas parenquimticas delmesfilohacia los espacios areos de la hoja. La energa requerida para el cambio de estado proviene de laradiacinsolar. La evaporacin provoca una disminucin del potencial agua en las paredes celulares del mesfilo. Esto genera una presin negativa que determina el ascenso del agua por los vasos xilemticos, donde el potencial agua es mayor, hacia las clulas de las hojas.

7- La transpiracin depende de todos los factores que afectan el gradiente de concentracin de vapor de agua entre la hoja y la atmsfera y tambin de aquellos que afectan el grado de apertura de los estomas: la humedad relativa del aire, la temperatura y las corrientes de aire.

8- Cadaestomaest formado por dosclulas oclusivas. Cuando estas clulas estn turgentes, se abre un orificio entre ambas; cuando las clulas se relajan, el orificio desaparece. La presin deturgenciadepende directamente de la entrada o la salida del agua. Este movimiento, a su vez, depende de la concentracin de solutos dentro de la clula.

9- Cuando una planta pasa por un perodo prolongado de bajo potencial agua, entra en un estado de estrs hdrico. Las plantas responden a este estrs con actividades que involucran seales qumicas, aumento de la actividad gnica y modificacin de lasntesisy la actividad de algunas protenas. En la etapa inicial del estrs hdrico aumenta el nivel de cido abscsico, unahormonaque estimula el cierre de los estomas.

Lasmosises unfenmeno fsicorelacionado con el movimiento de un solvente a travs de unamembrana semipermeable. Tal comportamiento supone unadifusin simplea travs de la membrana, sin gasto de energa. La smosis del agua es un fenmeno biolgico importante para elmetabolismo celularde losseres vivos.LA OSMOSIS EN LAS PLANTAS Y EN LOS ANIMALES LA CLULAes un sistema abierto que intercambia materia con su medio, sumergido en un bao que a su vez est constituido por una solucin acuosa de iones, albmina, glicerol, etctera. Cuando se trata de un organismo animal, en el interior de sus clulas se encuentra el citoplasma que es una solucin acuosa viscosa cuyos solutos (protenas solubles, azcares, aminocidos e iones) producen efectos osmticos. La clula tambin est constituida por un ncleo y organelos como ribosomas y mitocondrias.

La importancia de la descripcin osmtica de la clula radica en que este mecanismo describe el intercambio de solvente de la clula con el bao en que se encuentra sumergido. El intercambio de solutos ha llevado a considerar un proceso de diferente naturaleza a los termodinmicos, denominado "transporte activo". Adems, por la presencia de iones como parte de los solutos, el fenmeno osmtico se ve modificado por el efecto Donnan, que se ha incorporado a la teora termodinmica de los procesos de transporte, gracias a que tal efecto est representado por potenciales, cuya formulacin electrosttica modifica el potencial qumico, y por lo mismo es capaz de contrarrestar los efectos de presiones y concentraciones. Por consiguiente, el equilibrio puramente mecnico se altera por la presencia de un potencial electrosttico, al grado que es posible el equilibrio entre dos soluciones a iguales presiones y con diferente concentracin de iones. La aplicacin de los conceptos termodinmicos a la membrana celular pone de manifiesto una dificultad conceptual que se origina en la aplicacin de conceptos macroscpicos a nivel de la escala celular. La membrana celular es una frontera con un espesor de alrededor de cien Angstroms. En esta dimensin no es posible definir una temperatura o una presin, debido a que los procesos involucran un pequeo nmero de molculas. No se puede hablar ni siquiera de mil molculas en una porcin de la membrana; mientras que los procesos hidrodinmicos reportan ms de mil billones de molculas. No obstante esta dificultad, no es de extraar los casos en que los conceptos macroscpicos siguen utilizndose en una escala de pocas molculas, por ejemplo, la hidrodinmica de capilares sigue siendo vlida en la descripcin de datos experimentales en radios del orden de unas cuantas docenas de molculas. Los conceptos termodinmicos a la escala de la membrana celular cobran vigencia debido a la evidencia experimental. El efecto osmtico en las clulas se verifica directamente por el fenmeno llamado "plasmlisis". Esto ocurre cuando una clula viva se introduce en un vaso con agua destilada. A consecuencia de que el lquido celular consta de una solucin acuosa a cuyos solutos disueltos se les impide fluir al exterior, producen una tensin de absorcin tal, que ocurre un flujo osmtico a travs de la membrana celular, y el agua fluye al interior de la clula; sta se hincha lentamente hasta llegar el momento en que estalla, dispersando su contenido celular en el agua destilada.

En cambio, si una clula viva, en lugar de ser introducida en agua destilada, se introduce en una solucin que posee un valor de presin osmtica mayor a la dada por el plasma celular (solucin hipotnica), la clula disminuye de tamao, adquiriendo aspecto de mrula por el paso del solvente intracelular al exterior. Si la solucin en la que se coloca la clula no provoca ningn cambio por el flujo osmtico, ya sea interior o exterior a la clula, se le llama solucin isotnica. Durante este proceso se considera a la clula como un sistema termodinmico; pero esta asociacin ha surgido por circunstancias histricas y se establece por tradicin. Esto ha sido justificado, ya que el concepto de la smosis misma aparece primero en relacin a los procesos de intercambio de la clula y luego toma el lenguaje termodinmico; pero queda sobreentendido que tal formalismo se acepta porque describe al fenmeno observado por los fisilogos, sin comprometerse a simplificar la realidad o en inferir limitaciones a la naturaleza. Esto se pone de manifiesto cuando se hace notar que la teora termodinmica del intercambio celular representa un modelo simplificado de la naturaleza; es decir, de un modelo simple donde se describe el fenmeno osmtico en membranas rgidas, lo que a su vez es compatible con estados estacionarios donde no se aprecian cambios de volumen dentro del sistema. En general, esto no es cierto, pues las clulas modifican su volumen de acuerdo a las caractersticas del medio circundante. En efecto, los trabajos de Ponder en 1933 se establece que las relaciones semiempricas que describen el volumen de una clula, dependiendo de la diferencia de las presiones osmticas externas e internas de la clula. Por otra parte, hay que distinguir claramente entre la escala de la clula y la escala macroscpica donde se presentan mecanismos de cooperacin entre un extenso nmero de clulas, originando funciones reguladoras internas de organismos biolgicos de mayor tamao como los animales y las plantas. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

MECNICA DE FLUDOS -SISTEMAS BIOLGICOS 1MECNICA DE FLUDOS -SISTEMAS BIOLGICOS 59

FLUIDOS BIOLOGICOSFLUIDOS

Son aquellas sustancias lquidas o gaseosas que por sus caractersticas fisicoqumicas, no tienen forma propia, sino que adoptan la del conducto que las contieneTipos de fluidos corporales:Los fluidos corporales se dividen en dos categoras: excretados y secretados. Dentro de esas categoras encontramos los siguientes:Excretados (excretar significa expulsar los residuos metablicos, como la orina o el anhdrido carbnico de la respiracin): sudor, la leche materna, cerumen (cerilla del odo), heces (se incluyen porque las heces suelen estar cubiertas de una membrana mucosa que facilita el viaje a travs del intestino), quimo (pasta homognea y agria, variable segn los casos, en que los alimentos se transforman en el estmago por la digestin), bilis, vmito, humor acuoso (una sustancia acuosa que cubre el ojo), sebo (aceite de la piel).Secretados (dicho de una glndula: significa despedir materias elaboradas por ella y que el organismo utiliza en el ejercicio de alguna funcin): lquido pre-eyaculatorio), sangre o plasma, semen, saliva, eyaculacin de la mujer, suero,etc.

1) LA ORINA:La orina es un lquido acuoso transparente y amarillento, de olor caracterstico (sui gneris), secretado por los riones y eliminado al exterior por el aparato urinario. La orina puede servir para determinar la presencia de algunas enfermedades. En los laboratorios clnicos se abrevia u o uri. En espaol, los prefijos de todas las palabras relacionadas con la orina son uri- y uro-.Despus de la produccin de orina por los riones, esta recorre los urteres hasta la vejiga urinaria, donde se almacena y despus es expulsada al exterior del cuerpo a travs de la uretra, mediante la miccin. Funciones de la orina. Las funciones de la orina influyen sobre la homeostasis por las siguientes razones:eliminacin de sustancias txicas producidas por el metabolismo celular como la ureaeliminacin de sustancias txicas como la ingesta de drogascontrol electroltico, al regular la excrecin sobre todo de sodio y potasiocontrol de la presin arterial, a travs de la regulacin hdrica o de la volemiacontrol del equilibrio cido-base.

2) SUDOR: El sudor es producido generalmente como un medio de refrigeracin corporal conocido como transpiracin. El sudor tambin puede ser causado por una respuesta fsica a la estimulacin y el miedo, ya que estos estmulos aumentan la excitacin que el sistema nervioso simptico ejerce sobre las glndulas sudorparas.3) LA LECHE MATERNAPara que ocurra la secrecin lctea el beb debe estimular el pezn. Para producir este estmulo en las glndulas mamarias de la madre, el beb realiza un acto instintivo desuccin que produce que la hipfisis anterior libere la hormona prolactina, desencadenando la secrecin de la leche. Cuanta ms cantidad de leche tome el beb, mayor ser la estimulacin de la hipfisis anterior y por ende se producir ms PRL y ms leche producir la madre. Asimismo, la succin del pezn tambin estimula la neurohipfisis, liberando la hormona oxitocina. Su liberacin da lugar al reflejo de eyeccin de la leche. Esto es debido a que la oxitocina estimula la contraccin de los conductos galactforos.

4) CERUMENEl cerumen, cera o cerilla es una sustancia amarillenta y cerosa secretada en el conducto auditivo humano y en el de muchos otros mamferos. El cerumen y la resina desempean un importante papel en el canal auditivo del ser humano, ya que ayuda en su limpieza y lubricacin, y tambin proporciona proteccin contra algunas bacterias, hongos e insectos. El exceso de cerumen o el incrustamiento de ste puede presionar el tmpano u ocluir el conducto auditivo externo, adems de perjudicar el sentido del odo.5) SALIVALa saliva (tambin conocida coloquialmente como baba) es un fluido orgnico complejo producido por las glndulas salivales en la cavidad bucal, y directamente involucrada en la primera fase de la digestin.Produccin: Se estima que la boca est humedecida por la produccin de entre 1 y 1.5 litros de saliva al da, durante la vida de una persona se generan unos 34.000 litros. Esta cantidad de saliva es variable ya que va disminuyendo conforme avanzan los aos y debido a diferentes tratamientos. La produccin de saliva est relacionada con el ciclo circadiano, de tal manera que por la noche se segrega una mnima cantidad de saliva. La saliva es segregada por las glndulas salivares mayores partida y submaxilar (80%- 90%)) en condiciones estimuladas, mientras que las glndulas sublinguales producen solo el 5% del total. Las glndulas menores son responsables bsicamente de la secrecin en reposo y contribuyen al 5% al 10% del total de saliva secretada.6) SANGRE Componentes del tejido sanguneo

La sangre es un tejido conectivo lquido, que circula por capilares, venas, arterias, aurculas y ventriculos de todos los vertebrados. Su color rojo caracterstico es debido a la presencia del pigmento hemoglobnico contenido en los eritrocitos.Es un tipo de tejido conjuntivo especializado, con una matriz coloidal lquida y una constitucin compleja. Tiene una fase slida (elementos formes), que incluye a los eritrocitos (o glbulos rojos), los leucocitos (o glbulos blancos) y las plaquetas, y una fase lquida, representada por el plasma sanguneo. Estas fases son tambin llamados componentes sanguneos, los cuales se dividen en componente srico (fase lquida) y componente celular (fase slida).Su funcin principal es la logstica de distribucin e integracin sistmica, cuya contencin en los vasos sanguneos (espacio vascular) admite su distribucin (circulacin sangunea) hacia prcticamente todo el organismo.7) HUMOR ACUOSO El humor acuoso o lquido acuoso es un lquido transparente que se encuentra en la cmara anterior del ojo y sirve para nutrir y oxigenar las estructuras del globo ocular que no tienen aporte sanguneo como lacrnea y el cristalino. Si esta presin se eleva se produce una enfermedad conocida como glaucoma.AnatomaEl humor acuoso presenta una cmara anterior donde se encuentra delimitada por la cara posterior de la crnea y la cara anterior del iris. Tambin presenta una cmara posterior donde se encuentra delimitada por la cara posterior del iris, la cara anterior del cristalino, las zonulas y los procesos ciliares.FuncinNutricin: Debido al contenido de nutrientes del humor acuoso y a que esta en contacto con las estructuras avasculares del ojo como la crnea y el cristalino, les aporta los nutrientes necesarios y recoge sus desechos. Est compuesto en un 98 % por agua, en la que estn disueltas diversas sustancias como protenas, enzimas, glucosa, sodio y potasio.Refraccin: Contribuye a la refraccin de la luz que penetra en el ojo para que los rayos luminosos converjan en la retina, aunque su capacidad de refraccin es menor que la del cristalino.8) BILIS La bilis es una sustancia lquida verde y de sabor amargo producida por el hgado de muchos vertebrados. Interviene en los procesos de digestin funcionando como emulsionante de los cidos grasos (es decir, las convierten en gotitas muy pequeas que pueden ser atacadas con ms facilidad por los jugos digestivos). Contiene sales biliares, protenas, colesterol, hormonas y agua (mayor componente, cerca del 97 % del contenido total).Su secrecin es continua gracias al hgado, y en los periodos interdigestivos se almacena en la vescula biliar, y se libera al duodeno tras la ingesta de alimentos. Cuando comemos, la bilis sale de la vescula por las vas biliares al intestino delgado y se mezcla con las grasas de los alimentos. Las sales biliares emulsionan las grasas en el contenido acuoso del intestino, del mismo modo que los detergentes emulsionan la grasa de sartenes. Cuando las grasas ya estn emulsionadas, las enzimas del pncreas y de la mucosa intestinal las digieren.La bilis est compuesta de agua, colesterol, lecitina (un fosfolpido), pigmentos biliares (bilirrubina y biliverdina), sales biliares (glicocolato de sodio y taurocolato de sodio)[cita requerida] e iones bicarbonato.Se le conoce coloquial y vulgarmente con el nombre de hiel.Localizacin de la vesicular biliarLa vescula biliar se encuentra en el cuadrante superior derecho de la cavidad abdominal por debajo del hgado. Es un saco que recibe y almacena la bilis desde el hgado y tiene un conducto que desemboca la bilis en el intestino delgado del tracto digestivo (duodeno). La bilis proporciona un emulsionante de grasas/lpidos para ayudar en la digestin.

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