Aplicacion de La Mecanica de Fluidos Al Cuerpo Humano-Sthefanny Medina Salinas

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL FACULTAD DE INGENIERÍA

MECANICA DE FLUIDOS APLICACIÓN APLICACIÓN DE LA MECANICA MECANICA DE FLUIDOS EN EL CUERPO HUMANO

AUTORES: STHEFANNY ALEXANDRA MEDINA SALINAS

DOCENTE: GIOVENE PEREZ CAMPOMANES

TURNO: NOCHE

CHIMBOTE –  PERÚ  PERÚ 2015

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INDICE

I.

CARATULA………………………………………………………….………….………..01

II.

INDICE…………………………………………….………………………….………….02

III.

ANTECEDENTES ………………………………..…………………………….…………03

IV.

MARCO TEORICO

a. La mecánica de fluidos y el cuerpo humano………………………………0 5 b. La sangre como fluido newtoniano………………………………………….. 05 c. La mecánica de fluidos en el aparato circulatorio……………………… .06 V.

CONCLUSIONES…………………………………………………………………….....0 9

VI.

RECOMENDACIONES …………………………………………………………………09

VII.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ………………………………..……………………10

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III. ANTECEDENTES “La Mecánica de los fluidos es la ciencia de la mecánica de los líquidos y los gases, y

está basada en los mismos principios fundamentales utilizados en la mecánica de sólidos. Sin embargo, la MF es una asignatura más complicada, porque en el caso de los sólidos se trata de elementos tangibles y separados, mientras que con los fluidos no hay elementos separados que se puedan distinguir”.

La mecánica de fluidos podría aparecer solamente como un nombre nuevo para una ciencia antigua en origen y realizaciones, pero es más que eso, corresponde a un enfoque especial para estudiar el comportamiento de los líquidos y los gases. La moderna mecánica de fluidos nace con Ludwing Prandtl, quien en 1904 elaboró la síntesis entre la hidráulica práctica y la hidrodinámica teórica al introducir la teoría de capa límite. Varios matemáticos geniales del siglo XVIII; Bernouillí, Clairaut, D'Alembert, Lagrange y Euler habían elaborado, con la ayuda del cálculo diferencial e integral, una síntesis hidrodinámica perfecta; pero no habían obtenido resultados prácticos ni explicado ciertos fenómenos observados en la realidad. Por otro lado, los técnicos hidráulicos habían desarrollado multitud de fórmulas empíricas y experimentos para la solución de los problemas que las construcciones hidráulicas presentaban, sin preocuparse de buscarles base teórica alguna. El aporte de Prandtl fue justamente lograr que ambas tendencias se unifiquen para marcar el inicio de una nueva ciencia con base teórica y respaldo experimental. El cuadro presentado en la (fig.1) se puede notar en forma reducida los aportes más importantes para la mecánica de fluidos. A lo largo de la historia se ha ido implementando la mecánica de fluidos en diversos campos, es así que podemos darnos cuenta que está presente en la vida cotidiana, como en el cuerpo humano, los automóviles o aviones, turbinas de aire, sistema de tuberías, aplicaciones industriales y muchas otras más.

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Fig.1: Cuadro de los aportes a la mecánica de fluidos.

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IV. MARCO TEORICO A.

MECANICA DE FLUIDOS Y EL CUERPO HUMANO

Según nos indican Cengel y Cimbala en su libro; “ La mecánica de fluidos tiene un papel vital en el cuerpo humano. El corazón bombea constantemente sangre a todas las partes del cuerpo a través de la arteria y venas, y los pulmones son las regiones de flujo de aire en direcciones alternadas. Los corazones artificiales, las máquinas de respiración y los sistemas de diálisis están diseñados con base en la aplicación de la mecánica de fluidos. ” Con este pequeño fragmento del libro “ Mecánica de fluidos” podemos darnos

cuenta de lo importante que es la mecánica de fluidos, no solo para nosotros los ingenieros, sino para diversas carreras, en este caso es la medicina.

B. LA SANGRE COMO FLUIDO NEWTONIANO Si señalamos la sangre como un fluido newtoniano,

podemos

explicar

los

procesos de circulación sanguínea y sus los fenómenos de desde la parte física aplicando los conceptos básicos de la mecánica de fluidos como la viscosidad, la presión y las diferencias de flujo laminar y turbulento, entre otros. El

brazo

funcionar

de

una

persona

exactamente

puede

como

un

manómetro de presión, debido a que la arteria

es

el

extensor

conectado a un

y

este

Fig.2: Circulación de la sangre a través del brazo.

va

transductor para medir la presión, estos transductores son

eléctricos (puentes de Wheatstone) y según el voltaje que generen la presión, se gráfica y se puede observar y valorizar.

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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 el diámetro del conducto sanguíneo y cuanto es el flujo de sangre que pasa por la arteria. Casi siempre la sangre tiene flujo laminar, solo en determinadas condiciones es turbulento, sin embargo los principios de la hidrodinámica no aplican en la sangre debido a 2 razones: 1) Los conductos sanguíneos no son tubos rígidos. Y ya que son elásticos pueden ocurrir cambios que varíen algunas propiedades. 2) La sangre es un fluido no newtoniano, ya que su viscosidad aumenta cuando hay más presencia de hematocrito, y además la viscosidad de la sangre varía cuando cambia la temperatura.

C. LA MECANICA DE FLUIDOS EN EL APARATO CIRCULATORIO El

aparato

circulatorio

puede

constituir uno de los ejemplos más claros y más asombrosos de sistemas de fluidos 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 mecánica de fluidos y por la hidráulica, a lo largo de la historia; tales objetos son bombas, válvulas, tuberías de diámetros constantes, cambios de diámetros en tuberías,

Fig.3: Aparato circulatorio humano.

la viscosidad en el fluido, la presión en una tubería, la velocidad del flujo, el caudal y el volumen total.

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Se pretende dar una breve descripción de dicho aparato, enfocándolo desde la mecánica de fluidos y la hidráulica 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 corazón es el mismo volumen que debe circular por cada una de las subdivisiones de la circulación. Puede dividirse en dos partes principales que son el sistema de circulación general  y el de circulación pulmonar . (fig.4)

La sangre fluye casi sin resistencia en todos los grandes vasos de la circulación, pero no en arteriolas y capilares. Para que la sangre pueda atravesar los pequeños vasos en que se presenta resistencia, el corazón manda sangre a las arterias a presión elevada (hasta aproximadamente 120 torr). La sangre es el fluido fundamental del aparato

Fig.4: sistema de circulación  pulmonar y sistema de circulación

circulatorio. Tiene un olor característico y una densidad relativa que oscila entre 1,056 y 1,066. La sangre es varias veces más viscosa que el agua y eso dificulta más su paso por los vasos pequeños; a mayor proporción de células en la sangre mayor la fricción, y es esta fricción la que rige la viscosidad. La sangre puede llegar a ser entre 3 a 10 veces más viscosa que el agua.

El flujo a través de un vaso sanguíneo depende de dos factores: 1. La diferencia de presión entre los dos extremos del vaso que es la fuerza que empuja la sangre por el mismo. 2. La dificultad de la circulación a través del vaso que se conoce como resistencia vascular.

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El flujo a través del vaso se puede calcular por medio de la Ley de Ohm, que indica que el flujo sanguíneo es directamente proporcional a la diferencia de presión e inversamente proporcional a la resistencia.

Fig.5: Formula de la ley de ohm

Por lo tanto, para determinar el flujo sanguíneo no es importante conocer el valor total de las presiones, pero es fundamental conocer la diferencia entre éstas que será la encargada de inducir el flujo de aquel lugar en donde hay más presión a donde hay menos presión. El flujo de sangre se refiere al volumen de sangre que pasa por un punto determinado de la circulación durante un tiempo fijo. Se

expresa

en

unidades

de

volumen sobre unidades de tiempo

Fig.6: Magnitudes que se encuentran en una arteria.

(caudal). El flujo sanguíneo global en la circulación de un adulto en reposo es de unos 5000 ml/minuto y éste es el denominado gasto cardíaco porque constituye el volumen de sangre impulsado por cada ventrículo en la unidad de tiempo. La presión sanguínea representa la fuerza ejercida por la sangre contra cualquier área de la pared vascular. La aorta al salir del corazón se empieza a dividir en una serie de ramas principales que a su vez se ramifican en otras más pequeñas para lograr llegar a todas las partes del organismo mediante una complicada red de múltiples derivaciones. 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 hidráulica. La distensibilidad vascular se expresa normalmente como el aumento fraccionario de volumen por cada torr que se eleva la presión. Tal vez las únicas tuberías capaces de modificar su diámetro de acuerdo a la presión, son las que conforman el aparato circulatorio y son tal vez el único elemento de dicho sistema que el hombre no ha implementado en los sistemas que construye.

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V. CONCLUCION: 

La mecánica de fluidos y la hidráulica son ciencias indispensables para el hombre que aplican en la mayoría de los campos, incluso en la medicina como se mostró anteriormente, permitiendo al hombre comprender, analizar y en ciertos casos predecir el comportamiento de ciertos sistemas como es en este caso el aparato circulatorio y la sangre

VI. RECOMENDACIÓN: 

A mi criterio, recomendaría que se indague un poco más sobre las aplicaciones de la mecánica de fluidos, así podremos darnos cuenta la gran importancia de esta ciencia en nuestra vida diaria, no solo las cosas materiales si no también dentro de nosotros, también podremos empaparnos un poco más sobre el funcionamiento de estos objetos, como ejemplo: Poder saber cómo funciona el fluido dentro de nuestro cuerpo, o cual es el comportamiento del flujo en las tuberías, etc. 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 más directa y dinámica a los términos y a las situaciones típicas que se presentan en el estudio de los fluidos.

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VII.REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: 

¨Mecánica de Fluidos: Fundamentos y aplicaciones”, Yunus A. Çengel, John M. Cimbala, ,Segunda Edición ,Mc Graw Hill,(pág. 4-5)



“Manual de mecánica de fluidos I”, Giovene Perez Campomanes, disponible

en http://es.slideshare.net/gioveneperezcampomanes/manual-de-mecnicade-fluidos-i [Fecha de consulta: 03 de setiembre del 205] 

“La sangre como fluido newtoniano”,  Disponible en:

http://www.buenastareas.com/ensayos/Escrito-Sobre-La-Aplicaci%C3%B3nDe-La/1626556.html [Fecha de consulta: 04 de setiembre del 2015] 

“La mecánica de fluidos en el aparato circulatorio”, disponible en

http://fluidosmpolo.blogspot.pe/2012/12/la-fluidos-en-el-aparatocirculatorio.html#more [Fecha de consulta: 04 de setiembre del 2015]

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