Aplicación del Teorema de Bernoulli al árbol vascular. Ley de Poiseuille

Veremos que ocurre al aplicar este Teorema al árbol vascular: Experimentalmente se observa que el teorema de Bernouilli no se cumple, ya que:

Física - Aplicación del teorema de Bernouilli al árbol vascular, ley de Poiseuille

¿Cuál es el término que determina esta desigualdad?

Digamos de entrada que el dalo central es que la sangre es un líquido real y no ideal.  Es por ello que hay perdida de energía por frotamiento.

Consideremos el aparato vascular in situ en un individuo de pie,

Además, como la velocidad de la sangre a nivel de la aorta y las venas cavas es aproximadamente la misma, luego:

Por lo tanto, la ecuación quedará reducida a la siguiente expresión:

Siendo:

Pa: Presión arterial

Pv: Presión venosa

Dividimos ambos miembros por el volumen y simplificando tenemos que:

Esta desigualdad podrá ser transformada en igualdad, si al primer miembro se le sustrae un factor al cual llamamos presión disipada (Pd) o el mismo es agregado al segundo miembro:

Por lo tanto:

Y la diferencia de presión arteriovenosa,

La relación entre la Pd y los elementos de un sistema hidráulico, en el que un líquido circula en un circuito tubular, se puede estudiar experimentalmente y los factores que la determinan son el caudal (volumen que pasa por una sección dada en la unidad de tiempo; la longitud del sistema, la viscosidad del líquido que circula) y el radio del tubo.

Además:

A mayor caudal (Q), mayor Pd

A mayor longitud (l), mayor Pd

A mayor viscosidad (ƞ) mayor Pd

A mayor radio (r) menor Pd

Luego,

De aquí despejamos el caudal:

Y agregando a la ecuación algunas constantes experimentales para establecer la igualdad, obtenemos la llamada ley de Poiseuille o ley del caudal:

Física - ley de Poiseuille o ley del caudal

Una forma abreviada de expresarla es la siguiente:

Siendo:

De los factores de resistencia, la viscosidad dependerá de las propiedades del contenido (la sangre) y todos los demás factores dependerán del continente (la pared vascular); a éstos últimos los llamamos hidrancia.

Una conclusión central de lo anteriores que, en el caso de un líquido real como la sangre, el principio de conservación de la energía exige que, para cada unidad de volumen, se cumpla:

Donde Ed representa la energía de disipación.

Física - Aplicación del teorema de Bernouilli al árbol vascular, ley de Poiseuille

Figura 4.2:En las ramas, la velocidad depende del área de sección sumada que representan.

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