FACULTAD DE MEDICINA HUMANA CURSO DE FÍSICA BIOLÓGICA
PRÁCTICA DE LABORATORIO#5
DETERMINACIÓN DE LA PRESIÓN MANOMÉTRICA PULMONAR
Grupo: 01L Mesa: 1 Día: Lun 4:00-6:00 Profesora: Mercedes Puca Alumnos: Ximena Cabrera Alejandra Cahuata Daniela Barriga Mayra Gambini Andrés Castro
LIMA – PERÚ 2008
I.
INTRODUCCIÓN
La respiración en la medicina es aquel proceso del que va a depender la vida del paciente, es decir, es el determinante de vida. Quien deja de respirar, no necesariamente de ventilar, ya no puede seguir con vida. La presión es un componente muy importante en este proceso ya que por la diferencia de ésta es que el aire va a ingresar a nuestro sistema. En esta práctica se va a determinar la presión manométrica pulmonar de los integrantes así como explicar la capacidad vital y el proceso de respiración en función de la diferencia de presiones, tomando en cuenta para los dos primeros objetivos la edad, sexo y actividad que realice la persona. La importancia radica en el uso que le brindemos a los datos obtenidos para poder poder enten entender der mejor mejor el proces proceso o vital vital de la respira respiració ción, n, pero pero siempr siempre e tomando en cuenta las condiciones en las que se realiza cada experiencia.
II.
MARCO TEÓRICO
Presión de fluidos : Es la fuerza ejercida por un fluido por unidad de superficie, esta dada por: P=F/A Presión absoluta (P): Es la presión atmosférica más la presión manométrica (presión que se mide con el manómetro). manómetro). P = Pm + Po Presión Atmosférica: es la presión ejercida por el aire en cualquier punto de la atmósfera. atmósfera. Normalmente se refiere a la presión atmosférica terrestre, pero el término es extensible a la atmósfera de cualquier planeta cualquier planeta o satélite. satélite. La presión atmosférica a nivel del mar en unidades internacionales es: Po = 101300 Pa. ó 101,3 kPa Presión Presión manométric manométricaa (Pm): Es la diferencia que existe entre la presión absoluta (P) y la presión atmosférica (Po) Pm = P – Po Un aparato muy común para medir la presión manométrica es el manómetro.
Manómetro de tubo en U Si cada rama del manómetro se conecta a distintas fuentes de presión, el nivel del líquido aumentara en la rama a menor presión y disminuirá en la otra. La diferencia entre los niveles, es función de las presiones aplicadas y del peso específico del líquido en el instrumento. El área de la sección de los tubos no influyen el la diferencia de niveles. Normalmente se fija entre las dos ramas una esca escala la grad gradua uada da para para faci facilit litar ar las las medi medida das. s. Los Los líqui líquido doss mano manomé métri trico coss inmisc inmiscibl ibles es y pesado pesados, s, genera generalme lmente nte el mercur mercurio io son usados usados para para medir medir grandes presiones. Pequeñas presiones son medidas usando líquidos más livianos, como por ejemplo la glicerina.
Manómetro de tubo abierto El manómetro de tubo abierto consta de un tubo de vidrio doblado en forma de U, con una de las ramas muy larga y abierta al exterior, mientras que la otra, mas corta, se ensancha formando un receptáculo y luego se dobla en ángulo recto, quedando también abierta al exterior. El tubo apoya en una tabla de madera en la que hay marcada una escala graduada en centímetros. Antes de medir es necesario introducir suficiente cantidad de mercurio en el manómetro, que quedará almacenado en su mayoría en el receptáculo. El manómetro de tubo abierto se utiliza para medir la presión manométrica del gas contenido en un recipiente. Para ello la rama izquierda se conecta al reci recipi pien ente te que que cont contie iene ne el gas gas que que se hall halla a a una una pres presió ión n abso absolu luta ta P desconocida. Tras la conexión, y siempre que la presión P sea superior a la atmosférica, se producirá el ascenso de mercurio por la rama izquierda hasta alcanzar una posición de equilibrio. En ése momento podemos afirmar que la presión es la misma en las dos ramas del tubo manométrico al nivel marcado por el punto A.
Por lo tanto si la presión es la misma en ambos lados podemos decir que la presión de la derecha es igual a la presión de la izquierda entonces tenemos que:
P = Po + d(Hg)·g·h d(Hg)·g·h Presión Manométrica pulmonar Esta dada por el proceso de la respiración humana constituido por inspiración y espiración de una determinada cantidad de aire, esto es posible gracias a la diferencia de presiones pulmonar y atmosférica. La presión manométrica pulmonar de una persona la podemos hallar de forma experimental con la ayuda de un manómetro abierto que puede ser de agua o
de glicerina, la presión manométrica pulmonar esta dada en función de su peso especifico y por la diferencia de alturas del liquido manométrico respecto a un nivel de referencia, es decir:
Pm = P – Po = d x g x h Pm= Presión manométrica pulmonar d = densidad del liquido l iquido manométrico h= altura manométrica g= aceleración manométrica
Capacidad vital de los pulmones 1. La capacidad inspiratoria (CI) es igual al volumen corriente más el volumen de reserva inspiratorio. Es la cantidad de aire (unos 3500 mililitros) que una persona puede respirar comenzando en el nivel de una espiración normal e hinchando al máximo sus pulmones. 2. La capacidad residual funcional (CRF) es igual al volumen de reserva espiratorio más el volumen residual. Es la cantidad de aire que queda en los pulmones tras una espiración normal (unos 2300 mililitros). 3. La capacidad vital (CV) es igual al volumen de reserva inspiratorio, más el volumen corriente, más el volumen de reserva espiratorio. Es la máxima cantidad de aire que puede expulsar una persona de los pulmones después de una inspiración máxima y espirando al máximo (unos 4600 mililitros). 4. La capacidad pulmonar total (CPT) es el máximo volumen al que pueden expan expandir dirse se los pulmon pulmones es con el máximo máximo esfuer esfuerzo zo posibl posible e (unos (unos 5800 mililitros); es igual a la suma de la capacidad vital y del volumen residual. Todos los volúmenes y capacidades pulmonares son un 20-25% menores en la mujer que en el hombre, y son mayores en personas altas y atléticas que en los sujetos pequeños y asténicos.
III.
OBJETIVOS
IV.
PARTE EXPERIMENTAL
V.
RESULTADOS
Explique que ocurrió en el tubo en forma de U. (manómetro). El aire espirado desplazó a la glicerina e hizo que ascendiera en el tubo.
Tabla 1: Altura manométrica, presión manométrica. Otros datos: edad, sexo, actividad. •
Datos:
Densidad (hg) = 1250 kg/m 3 g = 10 m/s 2 Presión atmosférica (Po)=101325 Pa
TABLA Nº1 (Líquido: glicerina) ALUMNO
Altura
Presión
manométrica(h) manométrica Pm=d(hg)x g xh (en Pa) 151 250
Edad
Sexo
Actividad
17
M
estudio
(años)
Andrés
(en cm) 12,1
Ximena
6,8
85 000
18
F
estudio
Mayra
4,8
60 000
18
F
estudio
Daniela
9,5
118 750
17
F
baile
Alejandra
11,2
140 000
16
F
estudio
Tabla 2: presión manométrica pulmonar (en cm de H20, mmHg, Pa), presión absoluta pulmonar (en cm de H20, mmHg, Pa) TABLA Nº2 ALUMNO
Presión manométrica
Presión absoluta pulmonar
pulmonar
P =Pm+Po
Pm=d(hg)x g xh cm de mm de Pascal Andrés Ximena Mayra Daniela Alejandra
H2O 1 542,36 866,78 611,85 1 210,95 1 427,64
Hg 1 134,47 637,55 450,04 890,7 1 050,09
151 250 85 000 60 000 118 750 140 000
cm de
mm de
Pascal
H2O 2 575,62 1 900,04 1 645,1 2 244,2 2 460,9
Hg 1 894,47 1 397,55 1 210,04 1 650,7 1 810,09
252 575 186 325 161 325 220 075 241 325
VI.
DISCUSIÓN
En nuestro caso, el que registró mayor presión manométrica pulmonar fue el únic único o estu estudi dian ante te de sexo exo masc mascul ulin ino, o, meno menorr que que la mayo mayorr part parte e de los los integrantes del grupo (sólo un integrante era menor que él). Si bien es cierto que la edad, el sexo y la actividad que realiza la persona influyen en los resultados, en los datos obtenidos de la experiencia no necesariamente la que realizaba la mayor actividad obtuvo los resultados más altos, pero sí se vio que el sexo tuvo gran influencia (masculino sobre femenino). Los resultados nos revelaron que los estudiantes de menor edad tienen mayor presión manométrica pulmonar así como absoluta que las dos integrantes de mayor edad. En la medición de la presión manométrica pudo ocurrir un error debido a que no se pudo registrar la máxima espiración de los integrantes (por motivos instrumentales) sino una espiración promedio de cada uno, de ahí que la proporcionalidad de las cantidades de aire espirado pudo variar. Así también, pudo haber sucedido que algunos integrantes hayan espirado con mayor o menor fuerza debido también al temor a que la glicerina se derrame porque la altura del tubo era muy pequeña.
VII. CONCLUSIONES 1. La presión presión manomé manométri trica ca pulmonar pulmonar se puede puede cuantific cuantificar ar empleand empleando o un manómetro en U considerando la altura que se desplaza el líquido. 2.
La presión manométrica es directamente proporcional a la densidad del líquido, la altura y aceleración de la gravedad. 3.
La presión manométrica pulmonar depende en gran medida del
sexo de la persona, aunque también de la edad y la actividad que r ealice la persona, pero en menor medida. 4.
La pres presió ión n (pul (pulmo mona narr y abs absol olut uta, a, así así com como o otra otras) s) se se expr expres esa a no no
sólo en Pascal, sino también en cm de H20 y mmHg, entre otros. 5.
La presión absoluta pulmonar es la suma de la presión
manométrica más la presión atmosférica. 6.
La capa capaci cida dad d vita vitall de una una pers person ona a es de apro aproxi xima mada dame ment nte e
3500cm3 y depende del sexo, edad y actividad de la persona. 7.
La ins inspirac iració ión n y la es espira piracción ión está están n dad dadas po por la dife difere renc ncia ia de de
pres presio ione ness pulm pulmon onar ar y atmo atmosf sfér éric ica. a. El aire aire se desp despla laza za desd desde e el compartimento con mayor presión al de menor presión.
VIII VIII.. SITU SITUAC ACIO IONE NES S PROB PROBLE LEMÁ MÁTI TICA CAS S
1. De acue acuerd rdo o a la info inform rmac ació ión n ¿Qué ¿Qué rela relaci ción ón exis existe te en entr tree la altu altura ra manométrica obtenida en función de la edad, sexo y actividad de la persona? De acuerdo al experimento realizado podríamos decir que el sexo de la pers person ona a infl influy uyó ó en los los resu resultltad ados os obte obteni nido dos, s, ya que que la altu altura ra manométrica más alta fue la de Andrés (de sexo masculino) con 12,1 cm. cm. Por Por lo tant tanto o podr podría íamo moss deci decirr que que la rela relaci ción ón entr entre e la altu altura ra manométrica es directamente proporcional con el sexo de la persona. Cosa contraria sucedió con la edad y la actividad de cada una de las personas que realizaron el experimento, ya que estas no influyeron en los resultados. Por lo tanto no hubo relación alguna entre la altura manométrica y la edad y actividad de cada persona. Esto probablemente suce sucedi dió ó ya que que la mayo mayorí ría a de las las pers person onas as no real realiz izab aban an ning ningun una a actividad.
2. A partir de la información. ¿Cuál es el valor de la presión manométrica y absoluta promedio para el grupo de personas que participaron en el experimento? Expresar el resultado en mm Hg y en pascal (Pa).
Pm = 832.57 mm Hg
Pm = 111 000 Pa
P = 1 592.57 mm Hg
P = 212 325 Pa
3. De acuerdo acuerdo a los valores valores anterio anteriorme rmente nte obtenid obtenidos. os. ¿Qué relación relación existe entre la presión absoluta pulmonar y la atmosférica para los efectos del proceso de respiración? Considerando el proceso de la respiración humana desde el punto de vista físico, dicho proceso está constituido por dos etapas: inspiración y espiración de una determinada cantidad de aire, siendo esto posible debido a la diferencia de presiones pulmonar y atmosférica.
4. Si una perso persona na radic radicaa en Lima Lima y de maner maneraa even eventu tual al viaj viajaa a la Oroya, entonces aquella experimentará el fenómeno denominado MAL DE MONTAÑAS. Explique el fenómeno. f enómeno. El mal de montaña (enfermedad de las alturas) es un trastorno causado por la falta de oxígeno en las grandes alturas; adopta diversas formas, primero una dominante y luego otra. A medida que aumenta la altitud, la presión atmosférica baja y el aire, meno menoss dens denso, o, cuen cuenta ta con con meno menoss oxíg oxígen eno. o. Esta Esta dism disminu inuci ción ón en la cantidad de oxígeno afecta al cuerpo de varias maneras: aumentan el ritmo y la profundidad de la respiración, alterando el equilibrio entre los gases pulmonares y la sangre, incrementa la alcalinidad de la sangre y distorsiona la distribución de sales como el potasio y el sodio dentro de las células. Como resultado, el agua se distribuye de forma diferente entre la sangre y los tejidos. Estos cambios son la causa principal del mal de montaña. A grandes alturas, la sangre contiene menos oxígeno, provocando una coloración azulada en la piel, los labios y las uñas (cianosis). En pocas semanas, el cuerpo responde produciendo más glóbulos rojos con el fin de transportar más oxígeno a los tejidos. Los efectos de la altitud dependen de la altura y la velocidad de ascenso. Los efectos son menores a una altura inferior de 2 200 metros, pero resultan más evidentes y frecuentes por encima de los 2 800 metros tras un asce ascens nso o rápi rápido do.. La mayo mayorí ría a de las las pers person onas as se adap adapta tan n (se (se aclimatan) a las alturas de hasta 3 000 metros en cuestión de pocos días, pero aclimatarse a alturas mucho más elevadas requiere muchos días o incluso semanas.
¿Es posible evitarlo? ¿Cómo?
Sí, Sí, El mejo mejorr modo modo de evit evitar ar el mal mal de mont montañ aña a es asce ascend ndie iend ndo o lentamente, utilizando 2 días para llegar a los 2 500 m y un día más por cada 350 a 700 m adicionales. Escalar al ritmo en que cada persona se encu ncuentre ntre a gusto sto es mejo ejor que seguir guir un progr rogram ama a estr estric icto to pree preest stab ablec lecido ido.. Pern Pernoc octa tarr a medi medio o cami camino no tamb tambié ién n cont contri ribu buye ye a dismin disminuir uir los riesgo riesgos. s. El buen buen estado estado físico puede ayuda ayudar, r, pero pero no garantiza que la persona vaya a encontrarse bien a grandes alturas. Se recomienda evitar la actividad física demasiado intensa durante un día o dos después de llegar al lugar de destino. Beber una cantidad adicional de líquidos y evitar la sal o los alimentos salados puede resultar de gran ayud ayuda, a, a pesa pesarr de que que la efic eficac acia ia de esta estass medi medida dass no ha sido sido comprobada. Deberían tomarse precauciones si se bebe alcohol a gran altura. Una bebida de este tipo consumida a grandes alturas parece tener el mismo efecto que dos consumidas a nivel del mar. Además, los
síntomas que produce la ingesta de grandes cantidades de alcohol son similares a algunas formas de mal de montaña. Ingerir pequeñas dosis de acetazolamida o dexametasona al comienzo del ascenso y durante algunos días después de la llegada a destino minimiza los síntomas del mal de montaña agudo. El médico puede recetar nifedipina a quienes hayan tenido graves episodios de edema pulmonar de las alturas. El ibuprofeno es mucho más eficaz que los demás fármacos a la hora de aliviar los dolores de cabeza que producen las grandes alturas. Comer frecuentemente pequeñas cantidades de alimen alimentos tos ricos ricos en hidrat hidratos os de carbon carbono o es mejor mejor que ingeri ingerirr platos platos abundantes tres veces al día.
5. ¿Cuál ¿Cuál es la razón por por la cual las las personas personas que trabaj trabajan an bajo el agua agua o en cámaras submarinas, experimentan el fenómeno llamado MAL DE LOS BUZOS? El mal del buzo se define como enfermedad de la descompresión y barotrauma (lesión debida a la presión). Un elevado porcentaje del aire que respiramos es nitrógeno. A una presión atmosférica normal (la existente a nivel del mar), este gas entra y sale de los pulmones mediante el proceso respiratorio ordinario. A medida que un buceador se sitúa a mayor profundidad, el nitrógeno pasa a través de los pulmones y se licúa por la presión. Circula en estado líquido en la sangre alcanzado los los dife difere rent ntes es teji tejido doss del del orga organi nism smo. o. Si un buce bucead ador or asci ascien ende de lent lentam amen ente te,, el nitr nitróg ógen eno o se liber libera a medi median ante te la acci acción ón del del proc proces eso o respiratorio normal. Sin embargo, si el ascenso se efectúa con excesiva rapidez, no hay tiempo suficiente para que el nitrógeno disuelto escape de los tejidos y, a medida que se reduce la presión, se forman en éstos y en la sang sangre re burb burbuj ujas as de gas gas capa capace cess de bloq bloque uear ar los los cond conduc ucto toss sanguíneos y dañar los tejidos. Habitualmente se practican ascensos paul paulat atin inos os y para parada dass de desc descom ompr pres esió ión, n, con con el fin fin de perm permiti itirr la libe libera raci ción ón del del gas gas nitr nitróg ógen eno o a trav través és del del sist sistem ema a resp respira irato torio rio.. El barotrauma es una lesión causada por un cambio de presión repentino. Pued Puede e afec afecta tarr a parte partess del del orga organi nism smo o como como las las fosa fosass nasa nasale les, s, los los pulmones y los oídos. La alta presión bajo el agua se debe al peso de ésta hasta la superficie, del mismo modo que la presión barométrica (atmosférica) que afecta a la tierra es causada por el peso del aire que se encuentra por encima. Bajo el agua, la presión suele medirse en unidades de profundidad (pies o metros) o en atmósferas absolutas. La presión en atmósferas absolutas incluye el peso del agua, que a 10 metros es de 1 atmósfera, más la presión atmosférica en la superficie, que es también de 1 atmósfera. Por eso un buzo que se encuentra a una profundidad de 10 metros está expuesto a una presión total de 2 atmósferas absolutas o, lo que es lo
mismo, dos veces la presión atmosférica de la superficie. Con cada 10 metros adicionales de profundidad, la presión aumenta 1 atmósfera.
¿Es posible evitarlo? ¿Cómo? Sí, La mejor y única prevención es seguir las tablas de descompresión (que (que para para eso eso se hici hicier eron on), ), resp respet etan ando do tant tanto o las las para parada dass como como la velocidad de ascenso establecidas en ellas. Pero hay que tener en cuenta que no son seguras al 100%. También existen una serie de factores que hacen aumentar las probabilidades de padecer una ED. Las tablas de descompresión se hicieron para que el buceador pueda eliminar el exceso de nitrógeno acumulado en sus tejidos en el menor tiempo posible sin peligro. Pero si alteramos la forma en que los tejidos de nuestr nuestro o cuerpo cuerpo absorb absorben en y elimin eliminan an norma normalme lmente nte el nitróg nitrógeno eno,, corremos una mayor probabilidad de sufrir la ED aún habiendo seguido escrupulosamente las tablas. Estos factores de riesgo son el frío, el alcohol, la obesidad, la edad, el cansancio, el ejercicio físico durante y post poster erior ior a la inme inmers rsió ión n y el cons consum umo o exce excesi sivo vo de aire aire.. Para Para las las personas con estos factores de riesgo lo mejor es no hacer inmersiones que requieran paradas de descompresión e incluso, todavía mejor, no acercarse a la curva de seguridad, de lo contrario habrá que establecer las correcciones oportunas en los cálculos de descompresión. En las sigui iguie entes ntes dos hora horass despu espué és de fin finaliz lizada ada una una inmer nmerssión ión es conveniente no hacer ningún tipo de actividad física. De lo contrario al activar nuestro metabolismo y aumentar el ritmo cardíaco podríamos provoc provocar ar un accide accidente nte de descom descompre presió sión. n. Menos Menos recome recomenda ndable ble es bucear a pulmón después de hacer escafandrismo. Tampoco se debería viajar en avión, aunque este presurizado, ya que normalmente se presurizan al equivalente a más de 2.000 metros de altura. Normalmente se considera que deben transcurrir 12 horas hasta poder ir en avión ión, o inc inclus luso 24 horas para inm inmersio rsion nes con descompresión o sucesivas. Por Por últim último, o, tene tenerr en cuen cuenta ta que que tamp tampoc oco o hay hay que que subi subirr mont montañ añas as después de bucear, la disminución de presión sería peligrosa. Esto, sobretodo, es más problemático para aquellos que después de bucear y de camino a casa tiene que cruzar una zona montañosa y algún puerto de montaña.
6. La capaci capacidad dad vital vital de los pulmon pulmones es está constit constituid uidaa por tres tres tipos de volúmenes de aire. ¿Cómo se denominan?
La capacidad vital (CV) es igual al volumen de reserva inspiratorio más el volum volumen en corrie corriente nte,, más el volume volumen n de reserv reserva a espira espirator torio. io. Es la máxi máxima ma cant cantida idad d de aire aire que que pued puede e expu expuls lsar ar una una pers person ona a de los los pulmones después de una inspiración máxima y espirando al máximo.
a) El volumen volumen corriente corriente (Vc): (Vc): Es el volume volumen n de aire inspira inspirado do o espirado espirado en cada respiración normal. b) El volu volume men n de rese reserv rva a insp inspira irato tori rio o (VIR (VIR): ): es el volu volume men n adic adicion ional al máximo de aire que se puede inspirar por encima del volumen corriente normal. c) El volu volume men n de rese reserv rva a espi espira rato torio rio (VRE (VRE): ): es la cant cantid idad ad adic adicion ional al máxima de aire que se puede espirar mediante espiración forzada después de una espiración corriente normal.
¿Y qué valores tienen dichos volúmenes? a) El volume volumen n corrient corriente: e: es de unos unos 500 ml b) El volumen volumen de reserva reserva inspira inspirator torio: io: habitua habitualme lmente nte es igual a unos unos 3 000 ml. c) El volumen volumen de reserva reserva espirat espiratorio: orio: suele suele ser de de unos 1 100 100 ml.
Todos Todos los volúme volúmenes nes y capac capacida idade dess pulmo pulmonar nares es son un (20-25 (20-25)) % menores en la mujer que en el hombre, y son mayores en personas altas y atléticas que en los sujetos pequeños y asténicos.
7.
Explique desde el punto de vista físico, la respiración artificial. Es la acción de introducir y extraer el aire de los pulmones de una person persona a por medios medios mecáni mecánicos cos (apara (aparatos tos mecáni mecánicos cos que permite permiten n mantener la respiración de forma artificial) o por otra persona (método de “boca a boca” o “de boca a nariz”). La situación en la que con mayor frecuencia se debe recurrir a esta técnica es la interrupción de la respiración espontánea por enfermedades (como la poliomielitis, o el fallo cardiaco), por descarga eléctrica, por sobredosis de fármacos que deprimen la respiración como la morfina, los barbitúricos o el alcohol, por asfixia producida por ahogamiento, por la inhalación de gases tóxicos, o por obstrucción del tracto respiratorio. La falta de aporte de oxígeno al cerebro durante un periodo de cinco minutos es suficiente para producir lesiones irreversibles; si la falta de oxígeno persiste durante más tiempo, se prod produc uce, e, por por lo gene genera ral,l, la muer muerte te.. Como Como exce excepc pció ión, n, algu alguna nass personas que han permanecido sumergidas en agua muy fría durante medi media a hora hora han han podi podido do ser ser resu resuci cita tada das, s, debi debido do a que que la dema demand nda a orgánica de oxígeno se reduce mucho a temperaturas muy bajas.
XIX. BIBLIOGRAFÍA Vía Internet •
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/manometro/man ometro.html
•
http://www4.ujaen.es/~jamaroto/F14.HTML
•
http://es.wikipedia.org/wiki/Alobara
Libros •
•
Robert Robert L. Mott, Javier Enríquez Brito, Javier León Cárdenas; Cárdenas; PRESIÓN ABSOLUTA, Publicado Publicado por Pearson Pearson Educación, Educación, 2006. pp580 Muller John; LA MECANICA DE FLUIDOS, Tercera Edición Editorial CECSA. México 1993
