EXPERIMENTO CASERO: RESPIRACION PULMONAR

(LA BOTELLA QUE RESPIRA)

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1.     Problema:

¿Es posible representar el mecanismo de la entrada y salida del aire

a través de los pulmones utilizando material reciclable? 

1.2.     Objetivos:

Comprender los mecanismos de la respiración.

Elaboración de un modelo para demostrar los procesos de

inspiración y espiración.

Establecer relaciones entre los órganos del aparato respiratorio y

la función que cumplen.

Despertar el interés de los alumnos por la explicación de diversos

fenómenos relacionados con la presión con experiencias

sencillas.

1.3.     Justificación:

La investigación realizada servirá de mucho, ya que en muchas

instituciones carecen de material de laboratorio para poder realizar

experimentos caseros como en este caso nuestro experimento es

fácil de realizar y no es costoso y a la vez ayuda a que nuestros

compañeros puedan visualizar como se realiza el proceso de la

respiración (inspiración y espiración) y como se origina la contracción

de los músculos que permiten la entrada y salida del aire a través de

los pulmones.

2. IMPORTANCIA

Este proyecto es muy importante porque nos ayuda a entender cómo se

realiza el proceso de la inspiración y espiración que es la entrada y salida

del aire de los pulmones cuya función de èste es proporcionar al organismo

el oxígeno necesario para vivir y a su vez deshacerse del CO2 sobrante a

través de la espiración.

3. MARCO TEÓRICO

¿Qué es el aparato respiratorio?

El aparato respiratorio o sistema

respiratorio es el encargado de

captar oxígeno (O2) y eliminar

el dióxido de carbono (CO2)

procedente del metabolismo celular.

El aparato respiratorio generalmente

incluye tubos, como los bronquios,

las fosas nasales usadas para

cargar aire en los pulmones, donde ocurre el intercambio gaseoso. El

diafragma, como todo músculo, puede contraerse y relajarse. En la

inhalación, el diafragma se contrae y se allana, y la cavidad torácica se

amplía. Esta contracción crea un vacío que succiona el aire hacia los

pulmones. En la exhalación, el diafragma se relaja y retoma su forma de

domo y el aire es expulsado de los pulmones.

En humanos y otros mamíferos, el sistema respiratorio consiste en vías

respiratorias, pulmones y músculos respiratorios que median en

el movimiento del aire tanto dentro como fuera del cuerpo.

El intercambio de gases es el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono,

del animal con su medio. Dentro del sistema alveolar de los pulmones,

las moléculas de oxígeno y dióxido de carbono se intercambian

pasivamente, por difusión, entre el entorno gaseoso y la sangre. Así, el

sistema respiratorio facilita la oxigenación con la remoción contaminante del

dióxido de carbono y otros gases que son desechos del metabolismo y de la

circulación.

El sistema también ayuda a mantener el balance entre ácidos y bases en el

cuerpo a través de la eficiente remoción de dióxido de carbono de la

sangre.

¿Qué músculos intervienen en el mecanismo de la Respiración?

Entre los músculos respiratorios encontramos aquellos músculos

inspiratorios como son el diafragma y los intercostales externos así como

los serratos, escalenos, pectorales, subclavios y espinales. Por otro lado

encontramos los músculos espiratorios como son los intercostales

internos y músculos de la pared abdominal como el transverso del

abdomen, los oblicuos, piramidal y el recto mayor del abdomen.

¿Qué es la Inspiración y Espiración?

La inspiración se efectúa por influjo de los impulsos nerviosos: se contraen

los músculos responsables de la inspiración: El músculo diafragma que

se encuentra inervado por el nervio frénico, procedente de C3, C4 y C5; los

supracostales, los escalenos, el esternocleidooccipitomastoideo (E.C.O.M),

los serratos, el pectoral mayor y menor, etc...- El diafragma al contraerse,

desciende, es decir se aplana, impulsando a las vísceras abdominales (de

ahí su importancia en la osteopatía visceral). El aplanamiento conduce al

aumento de la dimensión vertical de la cavidad torácica.- Por la contracción

de los músculos intercostales externos, las costillas se elevan,

aumentándose así los diámetros de la caja torácica y aumentando así

el volumen total de dicha cavidad.- Debido a que en la cavidad pleural

la presión es negativa (falta aire), los pulmones se dilatarán aspirando aire

del exterior, a través de las vías respiratorias.

- La espiración se produce a continuación de la inspiración.- Los músculos

que participan en la inspiración se relajan, elevándose por lo tanto el

diafragma por la presión positiva que existe en la cavidad abdominal. Las

costillas, por acción de los músculos intercostales internos y por su propio

peso, caen. El volumen de la cavidad torácica disminuye, los pulmones se

estrechan, la tensión en el interior aumenta y el aire es expelido al exterior a

través de las vías respiratorias.- Los movimientos respiratorios son rítmicos.

En el adulto, en estado de reposo, tienen lugar de 16 a 20 movimientos

respiratorios por minuto; en los niños la respiración es algo más frecuente

(en el recién nacido cerca de 60 por minuto). Como norma, la carga física,

sobre todo en personas poco entrenadas, se acompaña de un aumento de

la frecuencia de la respiración. En muchas enfermedades se observa el

aumento de la frecuencia. La aceleración de la respiración puede

acompañarse del descenso de su profundidad y durante el sueño la

respiración se hace más lenta.

La caja torácica está formada por el esternón (hueso del pecho), las 12

vértebras dorsales y los doce pares de costillas. Además de dar soporte a la

pared torácica, protege órganos internos como el corazón y los pulmones.

Separando la caja torácica de la cavidad abdominal, se encuentra un

músculo denominado diafragma, el cual es parte activa del proceso

mecánico de la respiración.

El número de inspiraciones varía con la edad y la actividad de las personas.

En los niños pequeños es más frecuente (20 veces por minuto en reposo)

que en los jóvenes y adultos (12 a 18 veces por minuto en reposo). Durante

la actividad física, el mayor requerimiento de oxígeno hace aumente el ritmo

respiratorio mediante inspiraciones y espiraciones forzadas, de modo que la

ventilación pulmonar puede aumentar unas 20 veces desde el estado de

reposo hasta el ejercicio de intensidad máxima.

En un adulto joven, la capacidad máxima inspiratoria es de 3 litros, mientras

que la mayor capacidad de aire que puede ser espirado luego de una

inspiración máxima está cercana a los 5 litros de aire y se conoce como

capacidad vital. in embargo, en los pulmones siempre queda

aproximadamente 1,5 litros de aire que no se puede movilizar, el cual se

denomina volumen residual.

Cuando un individuo está en buena condición física, su tasa respiratoria

aumenta el suministro de oxígeno a las células musculares. Se denomina

ejercicio aeróbico a la actividad mediante la cual el sistema

cardiorrespiratorio es capaz de satisfacer las demandas de los músculos y

tejidos del cuerpo con un suministro adecuado de oxígeno. Si el ejercicio es

demasiado extenuante, las células musculares no pueden

conseguir oxígeno suficiente de los pulmones. Cuando esto ocurre, las

células musculares comienzan a producir energía sin oxígeno, lo cual es

llamado ejercicio anaeróbico y puede durar unos pocos minutos. Durante

este tipo de ejercicio, las células contraen una deuda de oxígeno que debe

pagarse durante el período de recuperación o descanso.

De las enfermedades respiratorias más frecuentes, el asma y el enfisema

pulmonar están relacionados con una ventilación pulmonar deficiente. El

asma se caracteriza por ventilación corta, dificultosa y con tos. El ataque da

asma es provocado por alguna sustancia presente en los alimentos o en el

aire, que causa un estrechamiento rápido del árbol bronquial; hay también

un aumento de moco en las vías respiratorias. Los ataques de asma son

contrarrestados con medicamentos que dilatan los conductos respiratorios y

disminuyen la producción de moco.

El enfisema pulmonar es una enfermedad causada por minúsculas lesiones

en los sacos alveolares. Como consecuencia, la ventilación pulmonar

disminuye gravemente y hay un jadeo que hace difícil respirar, ya que el

tejido pierde la capacidad de intercambiar gases. La persona espira con

dificultad. El enfisema se asocia al consumo de cigarrillos, y la gravedad de

las lesiones hace que su tratamiento sea deficiente.

Se ha demostrado que el humo del tabaco va lesionando la trama pulmonar

y puede llevar a una patología denominada enfermedad asfixiante

obstructiva crónica (EPOC). Esto es debido a que la acción irritante del

humo afectan los bronquios, los cuales se inflaman produciendo una

bronquitis crónica, disminuyendo la luz de los bronquiolos y permitiendo la

entrada pero dificultando la salida del aire con la espiración, aumentando la

presión de aire en los alvéolos y contribuyendo al adelgazamiento y

destrucción de las paredes alveolares, dando origen al enfisema pulmonar.

El tabaquismo desarrolla su proceso de bronquitis – enfisema a lo largo del

tiempo de acuerdo a la idiosincrasia de cada fumador, manifestándose

clínicamente como dificultada respiratoria (disnea) y fatiga.

FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS

Si es posible poder representar el mecanismo de la respiración (entrada y

salida del aire a través de los pulmones, utilizando para ello materiales que

están a nuestro alcance y de bajo costo en la que podremos visualizar

claramente la forma en que el globo que depende de la parte superior, que

representa el pulmón, se desinfla, lo que simula el proceso de exhalación.

De la misma forma que en el modelo, para arrojar el aire es necesario que

nuestro diafragma empuje hacia arriba.

Al tirar del guante hacia afuera notaremos que el globo que representa el

pulmón se inflará. De igual manera, para tomar aire es necesario que

nuestro diafragma se desplace hacia abajo, hacia el abdomen.

No solamente el diafragma participa en la inhalación y exhalación del aire,

también los músculos intercostales. Esto se puede observar en el modelo

comprimiendo suavemente las paredes de la botella, lo que provocará que

el globo que representa el pulmón se contraiga. Al soltarlas, el globo se

inflará.

4. MATERIALES Y MÉTODO

MATERIALES:

Dos globos grandes para hacer los pulmones.

Dos gomas elásticas.

Dos pajitas con codo para tráquea y bronquios.

Una botella transparente de 2 litros que será nuestra cavidad torácica.

Las botellas de refrescos con gas funcionan mejor porque son más

rígidas.

Una barrena para hacer agujeros en el tapón de la botella; si no tienes

puedes usar un sacacorchos o un clavo y matillo.

Para hacer el diafragma necesitarás una de estas cosas: bolsa de

plástico, guante de plástico o globo grande.

Cúter.

Tijeras.

Plastilina para tapar fugas por si hay escapes de aire, quizás no la

necesites pero ten a la mano por si acaso.

Celo o cinta de carrocero

5. PROCEDIMIENTO

Corta la botella a una distancia de un tercio de su longitud desde la

base. Usa cúter y tijeras.

Haz dos agujeros en el tapón lo suficientemente grandes para que

puedan entrar las pajitas.

Introduce las pajitas por los

agujeros de manera que el

codo flexible quede en el

interior de la botella. Ya

están listas las fosas

nasales, la tráquea y los

bronquios. Si los agujeros

del tapón son demasiado

grandes tapa los huecos entre el tapón y las pajitas con plastilina.

Pon un globo en cada bronquio y asegúralo con una goma elástica.

Comprueba que no hay fugas de aire.

Con cuidado coloca todo en la botella y enrosca el tapón.

Pega la bolsa de plástico o el guante en la base de la botella usando

celo o cinta de carrocero. Ya tienes el diafragma.

Tira de la bolsa hacia abajo y comprueba que los globos se inflan.

Simula la inspiración.

Sube la bolsa y verás que los globos se desinflan. Es la espiración.

6. PRECAUCIONES

Esta experiencia no necesita ninguna precaución especial más que el

cuidado que siempre hay que tener cuando se utilizan herramientas

cortantes.

7. RESULTADOS

El guante de látex hace de diafragma que, al igual que en la respiración

pulmonar, cuando se expande hace que los pulmones se hinchen y

cuando se contrae hace que se expulse el aire. Es un experimento muy

sencillo para comprender algo elemental.

8. DISCUSIÓN

Mediante el procedimiento experimental se obtuvo como resultado la

demostración de como se realiza el proceso de la respiración de modo que al

tirar de la bolsa hay más sitio en la botella, luego la presión baja y el aire entra

en los globos. Al contraer la bolsa hay menos sitio en la botella y por tanto

mayor presión, por eso el aire de los globos sale al exterior donde la presión es

menor.

La ventilación pulmonar se realiza en dos movimientos, inspiración y

espiración:

Inspiración: el diafragma se contrae y baja, los músculos intercostales

empujan las costillas y éstas se elevan. Esta acción conjunta hace que la

cavidad torácica aumente su volumen y por tanto baje la presión. Entra aire

cargado de oxígeno a los pulmones.

Espiración: el diafragma se relaja y asciende. A su vez, los músculos

intercostales hunden las costillas y el volumen en la cavidad torácica desciende

aumentando la presión. El aire cargado de dióxido de carbono sale al exterior.

9. CONCLUSIONES

El aparato Respiratorio es muy importante para la vida de los seres vivos ya

que gracias al intercambio de gases nos ayuda a limpiar nuestro cuerpo, uno

debe de conocer los mecanismos del aparato respiratorio realizando

experimentos, investigaciones, etc. lo que sea más conveniente para cada

quien pero con el simple hecho de informarse y cuidarse es suficiente para

poder llevar a cabo una vida más sana.

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