La
densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio
determinado; es la cantidad de masa por
unidad de volumen.
La
viscosidad de la sangre es un indicador clave para el tratamiento de ciertas
enfermedades. En la práctica clínica se determina mediante viscosímetros. Un
estudio por ordenador de la microrreología de la sangre ha permitido predecir
el valor teórico de esta viscosidad y permitirá entender la fluidodinámica no
newtoniana de la sangre como una suspensión de glóbulos rojos (eritrocitos o
hematíes). Las simulaciones han tenido en cuenta dos tipos de glóbulos rojos y
la dinámica molecular de ciertas biomoléculas del plasma sanguíneo (como los
fibrinógenos). Una vez demostrada la viabilidad del concepto, los autores del
estudio pretenden analizar cómo afectan diferentes enfermedades a la
microrreología de la sangre, como la malaria, el SIDA y la diabetes mellitus.
También pretenden estudiar cómo afectan medicamentos anticoagulantes, como el
famoso Sintrom, a la reología sanguínea, y como afecta ésta a la absorción y
distribución de fármacos y medicamentos inyectados por vía sanguínea.
La viscosidad (η) se define como la propiedad de los fluidos, principalmente de los líquidos, de oponer resistencia al desplazamiento tangencial de capas de moléculas.
Los
fluidos newtonianos u homogéneos son los que muestran una viscosidad constante,
como el agua, o las soluciones de electrolitos; por el contrario, los fluidos
no newtonianos, o heterogéneos, presentan una viscosidad variable, es el caso
de la sangre que se modifica dependiendo de las dimensiones del tubo y del tipo
de flujo. Cuando la velocidad de la sangre se incrementa la viscosidad
disminuye.
La viscosidad depende de:
- Hematocrito
- La velocidad del flujo
- La agregación de los eritrocitos
- La deformabilidad de los eritrocitos
- El radio del vaso
Estudios fisiológicos sugieren que el esfuerzo cortante sobre las paredes vasculares es una variable de gran importancia en la fisiopatología cardiovascular, no solo por su impacto mecánico, sino porque las células endoteliales tienen la capacidad de sensar este parámetro físico, a través de moléculas de superficie tal como los receptores de quimiocinas CXCR1 y CXCR2.
Las
ramas aórticas son las regiones sometidas a mayores solicitaciones mecánicas,
así como a su mayor fluctuación, estas condiciones pueden deteriorar los
tejidos de las paredes de los vasos y constituir una de las causas de formación
de ciertas patologías, esto potenciado por su influencia biológica proinflamatoria
sobre el endotelio y la pared de los vasos.
La viscosidad sanguínea se
determina principalmente por el hematocrito (proporción volumétrica de los
eritrocitos, que normalmente se encuentra en el rango de 0.45 a 0.55). Se ha
descrito empíricamente que esencialmente dos condiciones generan un
comportamiento no newtoniano de la sangre en condiciones fisiológicas, a saber:
·
b) diámetro del vaso inferior a 100μm, en los
cuales la viscosidad tiende a disminuir.
Este
último efecto es el de mayor importancia fisiológica y se denomina efecto
Fahreus-Lindqvist. Este se atribuye al incremento relativo del espesor de capa
libre de células respecto al radio del vaso y al alineamiento axial de los
eritrocitos
En
vasos de mediano y gran calibre el diámetro eritrocitario, así como la capa
limite libre de células adyacente al endotelio es despreciable, en comparación
con el diámetro del vaso. De igual manera, en estos vasos las tasas de
cizallamiento, presiones y velocidades son significativamente superiores a los
de la microcirculación. Esto hace que en condiciones fisiológicas la relación
entre el esfuerzo cortante y la tasa de cizallamiento de la sangre sea lineal
(viscosidad constante) en los grandes vasos, esto es, se comporta como un
fluido newtoniano, por tanto, puede simularse su flujo adecuadamente
despreciando su estructura corpuscular y aplicando la teoría del continuo.(Bracamonte-Baran
et al., 2016)
La viscosidad de un
líquido también aumenta con la presión, ya que a medida que se incrementa la
presión las interacciones entre las moléculas que componen el líquido se hacen
más intensas y por tanto se dificulta el movimiento de una capa de moléculas
con respecto a otra. No obstante, este efecto es poco importante en el rango de presiones de interés biológico.
Perfiles de
flujo
La sangre normal contiene una gran concentración de
glóbulos rojos – con un radio de hematocrito (definido como el volumen celular
/ volumen sanguíneo) de alrededor de 0.45 en las venas grandes y de 0.25 en las
arteriolas o venillas. Con una concentración tan grande, las células se
agrupan: ninguna actúa sola. Experimentos realizados por Goldsmith (1979)
muestran que:
- El perfil de velocidades en los tubos no es parabólica como en la circulación tipo Poiseuille;
- La deformación de los eritrocitos en la sangre ocurre a un grado que no es atribuible al esfuerzo individual;
- Los caminos de las partículas que se mostraban erráticos se desplazan en dirección normal con la circulación.
El
flujo del fluido es
irregular y no se establece un perfil de velocidad estable, esto se debe al término
convectivo, que es un término
no lineal de la velocidad, el cual influye en los fenómenos de turbulencia en estos sistemas.
Fluidos reales e ideales. La dinámica de los llamados fluidos
ideales, que tienen las siguientes propiedades:
1. Carecen de viscosidad.
La viscosidad es una propiedad de los fluidos reales. Se refiere a la fricción interna del fluido, que disipa como calor parte de la energía del fluido en movimiento. En los fluidos ideales no existe roce entre sus moléculas, ni disipación de energía en forma de calor.
La viscosidad es una propiedad de los fluidos reales. Se refiere a la fricción interna del fluido, que disipa como calor parte de la energía del fluido en movimiento. En los fluidos ideales no existe roce entre sus moléculas, ni disipación de energía en forma de calor.
2. Son incompresibles.
La densidad del fluido permanece constante independientemente de la presión a la cual se encuentre sometido.
La densidad del fluido permanece constante independientemente de la presión a la cual se encuentre sometido.
Los fluidos reales se
alejan en mayor o menor medida de este comportamiento. Los líquidos son
virtualmente incompresibles, pero su viscosidad es relativamente elevada. Los
gases tienen menor viscosidad, pero son muy compresibles:
1. El flujo es estacionario.
El flujo en un sistema es estacionario cuando la velocidad de las partículas es constante en cualquier sección particular del sistema que se considere. La velocidad puede, no obstante, ser diferente en las diversas secciones.
El flujo en un sistema es estacionario cuando la velocidad de las partículas es constante en cualquier sección particular del sistema que se considere. La velocidad puede, no obstante, ser diferente en las diversas secciones.
2. El flujo es no
rotacional.
Esto significa que la velocidad de las partículas que fluyen es siempre paralela al eje del tubo y carece de componentes radiales (que generan turbulencia en fluidos viscosos).
Esto significa que la velocidad de las partículas que fluyen es siempre paralela al eje del tubo y carece de componentes radiales (que generan turbulencia en fluidos viscosos).
49_Circ_Hemodinamica.pdf
- Google Drive», s. f.
Continuidad
La conservación de la masa de fluido a
través de dos secciones (sean éstas A1 y A2) de un
conducto (tubería) o tubo de corriente establece que: la masa que
entra es igual a la masa que sale.
Que se cumple cuando entre dos secciones de la
conducción no se acumula masa, es decir, siempre que el fluido sea incompresible
y por lo tanto su densidad sea constante. Esta condición la
satisfacen todos los líquidos y, particularmente, el agua.
En general la geometría del conducto es conocida, por
lo que el problema se reduce a estimar la velocidad media del fluido en una
sección dada.
Ley de Poiseville
En flujos laminares que se
desarrollan en tubos cilíndricos, se pueden deducir las relaciones entre la
intensidad del flujo, el gradiente de presión y la resistencia o fuerzas de
fricción que actúan sobre las capas de envoltura. La Ley de
Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuación hemodinámica fundamental en
la que se establece:
La ecuación de Poiseuille está formulada para flujos
laminares de fluidos homogéneos con viscosidad constante, sin embargo, en los
vasos sanguíneos estas condiciones no siempre se cumplen; si la velocidad del
flujo es alta o si el gradiente de presión es elevado, se pueden generar
remolinos o turbulencias que modifican el patrón del flujo. Al producirse
turbulencias se necesitarán gradientes de presión mayores para mantener el
mismo flujo.(Donoso
F, Arriagada S, Cruces R, & Díaz R, 2013)
La ecuación de Bernoulli desarrollada
antes fue formulada para fluidos ideales (no viscosos e incompresibles). En los
fluidos reales, compresibles o incompresibles, que circulan por un conducto, la
viscosidad causa una pérdida de energía
mecánica que depende del caudal, el coeficiente de viscosidad, el
régimen de flujo y la geometría del conducto.
La ley de Poiseuille permite calcular relacionar la pérdida energética con el caudal, el coeficiente y las dimensiones de un tubo cilíndrico de paredes rígidas, en condiciones de flujo laminar.
La ley de Poiseuille permite calcular relacionar la pérdida energética con el caudal, el coeficiente y las dimensiones de un tubo cilíndrico de paredes rígidas, en condiciones de flujo laminar.
https://drive.google.com/file/d/0B82wT6pOh0LiZnFXNDh4WFFlTGs/view
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