medicina

Capítulo 3

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CAPÍTULO 3:
LEYES FÍSICAS Y EL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA RESPIRATORIO

En la sección anterior se analizó el funcionamiento pulmonar desde el punto de vista
médico. En este capítulo se examina el comportamiento del flujo respiratorio, de
acuerdo a

leyes físicas y conforme a las características fisiológicas del sistema

respiratorio. Dichas leyes específicamenteconstituyen la base del funcionamiento de un
espirómetro de flujo, por lo que, se pondrá especial atención en las consideraciones para
aplicarlas.

3.1 Introducción
Debido al complejo funcionamiento fisiológico del pulmón se trata de establecer
concordancia con nuestro entendimiento y la situación real, por medio de leyes o
dogmas físicas.

El aire, al igual que otros fluidos, se mueve de unaregión de mayor presión a
otra de menor presión. El intercambio de gases en el organismo es posible por medio de
una diferencia de presión existente en el interior del pulmón y una fuerza externa. En
condiciones normales, la inspiración ocurre cuando la presión alveolar cae por debajo
de la presión atmosférica (0cmH2O). El movimiento del diafragma y de las paredes del
pecho por los músculosintercostales produce la fuerza para lograr esa presión negativa,
encontrando oposición al movimiento por la presencia de resistencia elástica de las
paredes del pulmón y, por la fuerza de fricción ante el flujo del gas en el pulmón, tejido
de la pared torácica y vías aéreas. El trabajo requerido para vencer la resistencia de

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fricción se pierde, pero el trabajo hecho paravencer la resistencia elástica de las paredes
es almacenado, de forma similar a un resorte en la ley de Hooke, y utilizado en la
espiración, permitiendo que esta última acción sea un movimiento regularmente pasivo.

El movimiento del aire al respirar ocasionado presenta principalmente dos tipos
de flujo: laminar y turbulento.

3.2 Flujo Laminar y Turbulento en la Respiración
En el flujolaminar las partículas de los fluidos se mueven a lo largo de láminas
adyacentes sin mezclarse. La agitación de las partículas del fluido es sólo de naturaleza
molecular y están restringidas a moverse en trayectorias esencialmente paralelas, debido
regularmente a la acción de la viscosidad. El estudio del flujo laminar es descrito por la
ley de Poseuille.

En el flujo turbulento, laspartículas de fluido no permanecen en capas, sino que
se mueven en forma heterogénea a través del flujo, deslizándose más allá de otras
partículas y chocando con algunas otras, produciendo un mezclado rápido y continuo
del flujo. La medición de turbulencia es descrita por el número de Reynolds. Debido a
que en la turbulencia el movimiento de las pequeñas masas de fluido es caótico, aún en
pequeñasdistancias, resulta matemáticamente irrealizable determinar el movimiento de
las partículas individuales del fluido. Sin embargo, considerando el movimiento
promedio de las agregaciones de partículas de fluido o por medio de métodos
estadísticos, se puede obtener relaciones matemáticas.

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El flujo transicional es una mezcla de los flujos laminar y turbulento que sueleocurrir en puntos de ramificación o próximos a obstrucciones parciales.

El flujo laminar en la respiración ocurre solamente en las vías más pequeñas,
donde la velocidad lineal del flujo aéreo es extremadamente baja. La velocidad lineal
(cm/s) es igual al flujo (cm3/s) dividido entre el área de corte transversal. El flujo
turbulento en la respiración y el transicional son ocasionados por flujosinspiratorios espiratorios altos y variables, vías aéreas grandes, cambios de diámetro de los pulmones
y vías respiratorias, ramificaciones y ángulos existentes en el sistema respiratorio
[Levitzky, 1993].

3.3 Número de Reynolds
El número de Reynolds, descrito por Osborne Reynolds en 1883, es un número
adimensional utilizado para caracterizar el movimiento de un fluido. Es el cociente...