TFB-100 Fisica Biomecanica UNAH

Universidad Nacional Autonoma de Honduras

Facultad de CienciasEscuela de Fısica

Laboratorio de Fısica Biomecanica (TFB-100)

Nombre: Presion Arterial (PA)

Tipo: Virtual / Real

Duracion: 2hrs

Diseno: Ramon Chavez / Gabrielle Sauceda

Adaptacion: Claudia Vallejo / Fredy Garay

1. Objetivos

Definir el concepto de presion y sus unidades.

Definir la dinamica de fluidos.

Visualizar como las relaciones entre la velocidad, las presiones y las areas en fluidos en movimiento.

Relacionar el concepto de presion con el de PA.

Diferenciar los tipos de PA y sus efectos posibles.

Aprender la tecnica para tomar la PA.

Considerar las recomendaciones para realizar una buena toma de la PA.

2. Marco Teorico

La materia podemos dividirla en tres fases diferentes por las caracterısticas que estas pueden presentar. Estasfases son: solida, lıquida y gaseosa. Sin embargo, podemos realizar otra clasificacion como solidos y fluidos, dondeeste ultimo engloba a los lıquidos y gases por su particularidad de que son sustancias que pueden fluir.

Cuando se aplican fuerzas a los fluidos, por su naturaleza, no se puede concebir en un punto especıfico por loque se considera en un area determinada, este es lo que se denomina presion. En otras palabras, la presion no esmas que la fuerza por unidad de area, expresada en su forma mas simple como:

P =F

A(1)

cuya unidad en el SI es el pascal (simbolizado por Pa oN

m2). Existen otras unidades utilizadas para la presion

entre las que tenemos:

mmHg: utilizada en medicina para expresarla PA.

torr: utilizada para expresar bajas presionesalgunas aplicaciones.

bar: utilizada para expresar la presion at-mosferica.

psi: utilizada en el sistema ingles para expre-sar presiones.

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Los fluidos pueden estar en movimiento (dinamica de fluidos). Para estudiar losfluidos reales se hacen consideraciones con los cuales se idealiza ese fluido, de estaforma se logra una aproximacion del comportamiento de estos fluidos al estar enmovimiento, describiendo de manera general, diversas aplicaciones. Una de lasecuaciones utilizadas es la ecuacion de continuidad y la otra es la ecuacion deBernoulli.La ecuacion de continuidad nos permite observar el comportamiento del fluido alvariar el area y la velocidad en dos puntos diferente. Pero hay que destacar queconsideramos que la masa de fluido no varia en un punto a otro, es decir, la masase conserva. La expresion es

ρ1A1v1 = ρ2A2v2 (2)

y al considerar que es un flujo incompresible (densidad es constante), se tiene

A1v1 = A2v2 (3)

Donde el producto del area por velocidad (Av) se conoce como la tasa de flujo.Este ultimo es de importancia dado que se puede aplicar al flujo sanguıneo enel cuerpo humano, donde la sangre circula del corazon a la aorta y de ahı pasaal sistema circulatorio por toda la red de arterias, arteriolas, capilares y venulas,para despues regresar al corazon por las venas. Esta es la razon por la que lasangre en los capilares es mas lenta.

La ecuacion de Bernoulli en cambio se genera a partir de la conservacion de la energıa, en la cual nos relacionalas presiones, velocidades y altura del fluido en dos posiciones diferentes, esta es expresada como

P1 +1

2ρv21 + ρgy1 = P2 +

1

2ρv22 + ρgy2 (4)

Con lo anterior, se puede intuir que la sangre ejerce una fuerza sobre las paredes de las arterias, la cual es llamadaPresion Arterial (PA). El corazon es como una bomba muscular que se encarga de impulsar la sangre que ira portodo el sistema circulatorio. Esto es gracias a que el corazon realiza un ciclo donde se agranda y contrae a manera deque, cuando se agranda, las camaras internas del corazon se llenan de sangre oxigenada proveniente de los pulmones.

?

El corazon tiene dos ventrıculos y dos aurıculas. Cuando se con-traen los ventrıculos, la sangre es expulsada por las arterias,aumentando con esto de forma abrupta la presion. La presionmaxima que alcanza durante una contraccion es llamada presionsistolica. Cuando se relaja los ventrıculos, esa presion arterial bajahasta un valor mınimo llamado presion diastolica.Al repetirse el ciclo, el corazon esta continuamente bombeandosangre. La presion arterial suele darse a conocer dado las presionessistolica y diastolica en ese orden, separadas por una pleca, comopor ejemplo 120/80 mmHg.

La PA se mide con el esfigmomanometro, el cual utiliza un manguito inflable para “cortar” de manera temporalel flujo de sangre del lugar donde se va a medir.

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En la Tabla 1 se muestra la clasificacion de la presion arterial de acuerdo a la American Heart Association(AHA):

Tabla 1: Clasificacion de la presion arterial segun ACC/AHA 2017.

Para poder medir la PA, es necesario que se consideren las recomendaciones para el equipo y el paciente:

Condiciones del equipo

El esfigmomanometro debe estar calibrado y en buen estado.Ası mismo, debe tener un estetoscopio en buen estado.

Condiciones del paciente

Debe tener la vejiga vacıa.

Debe estar relajado, tranquilo y haber tenido un sueno repara-dor.

No debe haber realizado ejercicio o haber fumar 30 minutosantes de la toma de PA.

Debe retirar prendas que compriman el brazo.

Debe realizar un reposo mınimo de 5 minutos previo a la tomade PA.

Debe estar sentado en una silla con respaldar y que la espaldaeste bien apoyada en el mismo, las piernas no deben quedarcolgando ni deben estar cruzadas. El brazo debe estar sobreuna superficie plana a nivel del corazon.

Condiciones del ambiente

El ambiente clınico debe ser tal que el paciente pueda sentirsecomodo y relajado, no debe ser frıo ni intranquilo.

3. Materiales y equipo

Computadora

Internet

Esfigmomanometro

Estetoscopio

Cuaderno y lapiz

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4. Parte Practica-Virtual

Configuracion

Ejecute el simulador PhET 1 de presion y configurelo de la siguiente manera (Figura 1):

a. Se trabajara con la simiulacion de flujo, haga clic en la pestana Flujo.

b. Haga clic en la casilla de Medidor de flujo para activarla.

Figura 1: Opciones del simulador.

Familiarizacion con el entorno

a. Pruebe desplazar horizontalmente el medidor de flujo y observe que este nos ayudara a conocer cual es el areatransversal del tubo.

b. Puede desplazar de forma vertical las manilla que aparecen en la parte superior e inferior del tubo y note quecon esto puede variar el area transversal del tubo.

c. Desplazando el medidor de velocidad podremos medir cual es la velocidad del lıquido en cualquier parte dentrodel tubo.

d. Desplazando el medidor de presion podremos conocer cual es la presion del lıquido en cualquier parte dentrodel tubo.

Figura 2: Familiarizacion con el entorno del simulador.

1Este puede ser encontrado en la siguiente direccion: https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/

fluid-pressure-and-flow

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Mediciones de velocidad y presion al variar el area transversal

Ejemplo 1: En un tubo horizontal con un diametrode 2.0m fluye agua(ρ = 1000kg/m3) a una razon de5000L/s (5m3/s).a. ¿Cual es la velocidad del agua en esta region deltubo?La velocidad del agua en esta parte sera:

v1 =5m3/s

π(2.0m/2)2= 1.59m/s

b. ¿Cual es el valor de la velocidad del agua en unaregion donde el tubo se estrecha hasta un diametro de1.0m?Con ayuda de la ecuacion de continuidad tenemos:

A1v1 = A2v2

v2 =A1

A2v1

v2 =π(2.0m/2)2

π(1.0m/2)2(1.59m/s) = 6.36m/s

c. Si la presion en la primera region es de 120.820kPa,¿Cual es el valor de la presion en la segunda region?Para el tubo horizontal (y1 = y2) la ecuacion de Ber-noulli queda expresada como:

P1 +1

2ρv21 = P2 +

1

2ρv22

P2 = P1 +1

2ρv21 −

1

2ρv22

P2 = P1 +1

2ρ(v21 − v22)

= 120.820kPa +1

2(1000)(1.592 − 6.362)Pa

= 120.820kPa − 18.961kPa

P2 = 101.859kPa

estos resultados pueden ser comprobados utilizando elsimulador PhET de flujo.

Manteniendo el caudal en 5000L/s y haciendo uso del me-didor de velocidad y de presion, mida la presion y velo-cidad del fluido para diferentes areas transversales (verTabla 2 ).

Area (m2) Velocidad (m/s) Presion(kPa)1.01.52.02.53.0

Tabla 2: Medidas de velocidad y presion.

5. Parte Practica-Real

Siguiendo las indicaciones sobre las condiciones del paciente2 y las instrucciones sobre como medir la presionarterial, realice lo siguiente:

Medicion de la PA sentado

Un companero de grupo debera simular que es un paciente.

Mida su presion sistolica y diastolica mientras este se encuentre sentado y registrela en la Tabla 3.

Repita los pasos anteriones para dos companeros mas.

Medicion de la PA acostado

Un companero de grupo debera simular que es un paciente.

Mida su presion sistolica y diastolica mientras este se encuentre acostado sobre una superficie plana y regıstrelaen la Tabla 3.

Repita los pasos anteriones para dos companeros mas.

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Medicion de la PA parado

Un companero de grupo debera simular que es un paciente.

Mida su presion sistolica y diastolica mientras este se encuentre de pıe y regıstrela en la Tabla 3.

Repita los pasos anteriones para dos companeros mas.

No. PosicionesPresionSistolica

(PS)

PresionDiastolica

(DS)

Diferenciade Presiones

(PS-PD)

PresionArterial Media

(PAM)

1

Sentado2

3

1

Acostado2

3

1

Parado2

3

Tabla 3: Presiones arteriales medidas