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Seobis
Nivel 2
Registrado: 21 Abr 2010
Mensajes: 6
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Hola, soy estudiante de medicina, estoy haciendo un curso aparte para ser ayudante de la rotación de cardio-respi.
El otro día nos plantearon un problema con unos datos de biofisica a lo cual las bases yo las tenía, pero había muchas cosas que no llegué a entender o mejor dicho no me cerraron del todo.
Les adjunto una imagen para poder empezar la discución:
en esta imagen podemos ver como un liquido incompresible y real pasa por diferentes secciones con distintos diámetros de un tubo. Esto puede ser una arteria siendo oprimida por un tumor o por alguna placa de ateroma. El problema recae en como el frente de onda de dicho liquido va a ser. Obviamente a simple vista podemos observar que al principio en la 1era seccion (a la que voy a llamar A) el frente es redondeado por el rozamiento de las "capas infinitas" de la sangre. Antes que nada quiero aclarar que la velocidad de la sangre pegada a las paredes va a ser cero.
Después cuando pasa a la porción 2nda porción del tubo (a la que llamaré B), lo que todas las personas pensarían es que si el diametro de dicha porción se reduce y para mantener el caudal igual en todas las porciones, la velocidad aumentaría por el aumento de la energía cinética una gran disminución de la presión lateral, harían que el frente de onda se curve más. Lo cual pasaría si la sección B es suficientemente larga (cosa que en nuestras queridas arterias no lo es).
Lo que realmente pasa es que dicho frente de onda en sección B NO se incrementa sino que en realidad se achata completamente como en la figura que agregué arriba.
Mi teoría a este proceso fue que en realidad el frente NO "cambia" porque al pasar la sangre de A a B no es que cambie sino que el frente se mantiene como el en A pero al achicar el tubo tiende a "parecer" recto porque el frente de corriente en ese sector (símil a la parte central del tubo A) tiende a parecer más a un corte tangencial por el punto más externo del mismo y por lo tanto no se nota la "curva" que antes se notaba porque podíamos trasar una curva más grande entonces en los extremos del frente la curva iba a ser pronunciada.
Lo que recibí como respuesta fue que el frente cambia completamente de un frente parabólico a uno MUY plano PERO no simplemente por un corte" de los extremos laterales como estaría yo planteando. De hecho antes de pasar de A a B el frente se deforma bastante porque sufre una aceleración proximal. Lo mismo a la salida de B hacia C (ultima porción del tubo con gran diámetro), vuelve a sufrir un profundo cambio de perfil, con vórtices etc.
La respuesta que obtuve es sumamente válida y la verdad que creo en ello, pero quiero entender bien el porque. Es más, si hay una aceleración central antes de pasar al tuvo B, esta provocaría un aumento de cambio del frente de flujo sinembargo pasa lo contrario al razonamiento lógico.
Quisiera preguntarles a ustedes eruditos de la ingeniería hidráulica que es lo que realmente pasa (siendo esquemáticos y no con tantas "cuentas" matemáticas (aunque si no hay otra manera pónganlas)).
De paso pregunto si hay algún libro que recomienden sobre este tema así me lo bajo de Internet o veo si lo puedo manguear de algún lado porque todos los textos que tengo de fisiología médica y de biofísica aplicada no indagan con tanta profundidad estos temas.
Nuevamente les agradezco su atención.
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Seobis
Nivel 2
Registrado: 21 Abr 2010
Mensajes: 6
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No encuentro el boton para editar el mensaje así que sepan disculpar el 2ble posteo.
Tal vez tenga algo que ver con el flujo turbulento que se crea al pasar de sección A a la B y de B a C.
Ideas? gracias
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porra87
Nivel 9
Edad: 37
Registrado: 07 Mar 2006
Mensajes: 1223
Ubicación: En Consejo Directivo
Carrera: Civil
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| Ando medio oxidado con el tema, pero como vos decís en el último mensaje, yo me tiraría a que se debe al pase de un flujo laminar a uno turbulento. Yo que vos me busco algún libro de mecánica de los fluidos o hidráulica general y me busco las propiedades de los flujos laminares y turbulentos y las propiedades que estos tienen en el contacto con la tubería, o sea, la capa límite.
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Seobis
Nivel 2
Registrado: 21 Abr 2010
Mensajes: 6
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| Es que me bajé 3 y todos hablan de 2 boludeces, nada conciso con este caso. Si tenes alguno para recomendar soy todo oídos. Igualmente ahora voy a re chequear los libros que me bajé por si omití algo.
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4WD
Administrador
Edad: 39
Registrado: 07 Sep 2006
Mensajes: 2430
Ubicación: Ingeniero
Carrera: Mecánica
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| Seobis escribió:
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El problema recae en como el frente de onda de dicho liquido va a ser.
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¿A qué te referís con frente de onda? Es la primera vez que el fluido circula por ahí? ¿Una onda de presión? ¿O te referís al perfil de velocidades? Igualmente parece un tema complicado.
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ferchuz21
Nivel 4
Edad: 40
Registrado: 21 Feb 2008
Mensajes: 85
Ubicación: Ciudad de Buenos Aires
Carrera: Civil
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Tomando cuando te referis a frente de onda en una sección, como la velocidades de todos los puntos pertenecientes a la sección.
Creo que el tema del cambio de parabolico a uno "recto", es por pasar de a tener altas velocidades que el regimen se vuelve turbulento que daría un frente "recto".
A recto lo pongo entre comillas, por que siempre es valido que en los bordes las velocidades son nulas, por lo tanto el diagrama de velocidades para un regimen turbulentos seria recto pero llegando a su capa limite desciende drasticamente a cero.
Por lo tanto, se considera que en regimen turbulento el fluido se comporta como fluido ideal con respecto a las velocidades. En el siguiente dibujo se ve el cambio.
[img]http://bp3.blogger.com/_MFpU_02ZQVE/R8QxD2aGzgI/AAAAAAAAAGs/CmtJtQK1nHI/s320/Dibujo.bmp[/img]
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ferchuz21
Nivel 4
Edad: 40
Registrado: 21 Feb 2008
Mensajes: 85
Ubicación: Ciudad de Buenos Aires
Carrera: Civil
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Tomando cuando te referis a frente de onda en una sección, como la velocidades de todos los puntos pertenecientes a la sección.
Creo que el tema del cambio de parabolico a uno "recto", es por pasar de a tener altas velocidades que el regimen se vuelve turbulento que daría un frente "recto".
A recto lo pongo entre comillas, por que siempre es valido que en los bordes las velocidades son nulas, por lo tanto el diagrama de velocidades para un regimen turbulentos seria recto pero llegando a su capa limite desciende drasticamente a cero.
Por lo tanto, se considera que en regimen turbulento el fluido se comporta como fluido ideal con respecto a las velocidades. En el siguiente dibujo se ve el cambio.
[img]http://bp3.blogger.com/_MFpU_02ZQVE/R8QxD2aGzgI/AAAAAAAAAGs/CmtJtQK1nHI/s320/Dibujo.bmp[/img]
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ferchuz21
Nivel 4
Edad: 40
Registrado: 21 Feb 2008
Mensajes: 85
Ubicación: Ciudad de Buenos Aires
Carrera: Civil
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Perdón pero no puedo editar.
Pero en definitiva, tendriamos que tener valores, para ver el Reynolds del fluido en tu sección A y B, para ver si exactamente pasa efectivamente desde un regimen laminar a uno turbulento.
En definitiva: Si en el tramo angosto es regimen turbulento, el frente de onda es "recto".
Si queres más info, podes ir a Avda. Las Heras 2214 y sacarte los apuntes de Hidráulica General, son cuatro tomos, los primeros dos son los que tenes todo lo de mecánica de fluidos.
O acércate a la facu y habla con algún docente de la facultad, no creo que tengan problema de explicarte el fenómeno.
Siempre y cuando quieras profundizar tu tema.
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Seobis
Nivel 2
Registrado: 21 Abr 2010
Mensajes: 6
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Ahhhh, excelente!
Sisis al frente de onda me refería a eso!
Muchisimas gracias, si tengo más dudas voy a postear en este thread!
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Torbellino
Nivel 9
Edad: 37
Registrado: 29 May 2006
Mensajes: 1742
Ubicación: Congreso
Carrera: Electrónica y Informática
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Hola, Seobis. Me entró una duda, el régimen en una arteria es laminar? A pesar de que la presión no es constante si no que varia durante el proceso de bombeo del corazón?
Aclaro que de mecánica de fluidos sé poco y nada, sólo lo básico que tuve que aprender para mi laburo (aunque el tema me re interesa).
Saludos
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No hay vuelta atrás...
| Spike Spiegel escribió:
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Por un lado se celebran las hazañas de San Martín, Bolivar y demases, la reforma de 1918, el cordobazo y otras tantas en Argentina, Latinoamérica y el mundo entero. No sé cuántos habrán llorado mirando Braveheart al grito de FREEDOM de Wallace y dicho "cuántos huevos, viejo", tenido ganas de cambiar el mundo cuando terminaron de ver V for Vendetta o celebrado toda la ficcionaria justicia que solía hacer El Zorro.
Y sin embargo...
"Ay, no, violencia no. Ay, no, corte de calle, no. Ay, no, piden democracia pero son antidemocráticos con sus métodos. Ay, no, a la facultad se viene a estudiar"
¡PERO QUÉ MANGA DE PUTOS!
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Seobis
Nivel 2
Registrado: 21 Abr 2010
Mensajes: 6
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Exactamente, obviamente dependiendo del lugar donde estarías viendo el frente. Lugares con alta presión y de alta velocidad como la aorta tienen un flujo turbulento sobretodo donde empieza. Ahora, en los capilares por ejemplo aunque la sección sea más chica (lo que toda la gente pensaría que daría un flujo turbulento) es laminar. Porque si maso menos sabes que el volumen o mejor dicho el diámetro unido de todos los capilares es mayor con respecto a la aorta y justamente esto es lo que provoca que la velocidad baje y así el flujo sea laminar.
Estuve averiguando que en varias enfermedades como por ejemplo en la acumulación con céntrica de placas de ateroma disminuiría el caudal en dicha sección provocando un aumento de velocidad para entonces mantener la ley de continuidad con respecto al flujo ya que como sabemos los líquidos son incompresibles.
Ahora como bien vos dijiste, la presión no es constante en el bombeo ni mucho menos todos los bombeos tiene la misma presión a lo largo del día, pero lo que pasa es que tenemos que analizar cada problema en un determinado momento y espacio. Igualmente como dije antes lo que más varía son los diámetros arteriales, tanto de la aorta como de cada rama hasta llegar a los miles de capilares en todo el cuerpo. No se si me expliqué, creo que la deliré un toque.
Igulalmente, mi problema recaía en que no sabía porque en la sección B de mi problema el frente era recto, pero averiguando un poco y como me mostraron los chicos arriba, el flujo turbulento tiene dicho frente. Entonces si pensamos que de A a B hay una aceleración y por lo tanto imaginamos un flujo turbulento esa sería la respuesta. Igualmente tengo que confirmar la teoría en estos dias y te lo dejo dicho por acá.
Uploaded with ImageShack.us
esta imagen es la que dentro de todo me "saco las dudas" y me hizo pensar en lo que puse más arriba.
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Seobis
Nivel 2
Registrado: 21 Abr 2010
Mensajes: 6
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| ferchuz21 escribió:
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Perdón pero no puedo editar.
Pero en definitiva, tendriamos que tener valores, para ver el Reynolds del fluido en tu sección A y B, para ver si exactamente pasa efectivamente desde un regimen laminar a uno turbulento.
En definitiva: Si en el tramo angosto es regimen turbulento, el frente de onda es "recto".
Si queres más info, podes ir a Avda. Las Heras 2214 y sacarte los apuntes de Hidráulica General, son cuatro tomos, los primeros dos son los que tenes todo lo de mecánica de fluidos.
O acércate a la facu y habla con algún docente de la facultad, no creo que tengan problema de explicarte el fenómeno.
Siempre y cuando quieras profundizar tu tema.
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muchas gracias por la info de este mensaje como en el de arriba.
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4WD
Administrador
Edad: 39
Registrado: 07 Sep 2006
Mensajes: 2430
Ubicación: Ingeniero
Carrera: Mecánica
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| Torbellino escribió:
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Hola, Seobis. Me entró una duda, el régimen en una arteria es laminar? A pesar de que la presión no es constante si no que varia durante el proceso de bombeo del corazón?
Aclaro que de mecánica de fluidos sé poco y nada, sólo lo básico que tuve que aprender para mi laburo (aunque el tema me re interesa).
Saludos
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A grosso modo, la presión no está relacionada con el tipo de flujo. El tipo de flujo lo determina básicamente el número de Reynolds, Re=V*D/nu. Cambiando el diámetro y el área (o sea, la cantidad de ramificaciones en las que se divide), podés lograr subir o bajar el Re. A altos Re -> flujo turbulento.
Por lo que entiendo de lo que dicen, en la aorta es turbulento porque la velocidad es muy alta para el diámetro que tiene, pero luego se ramifica casi manteniendo la sección (ergo, la velocidad) y cae el diámetro bajando el Re -> laminar.
¿Algo así sería?
Si es en la misma arteria (sin posibilidad de aumentar los caminos), D se reduce, pero sube V con el cuadrado de D, subiendo Re y entonces tenés turbulento ahí.
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Torbellino
Nivel 9
Edad: 37
Registrado: 29 May 2006
Mensajes: 1742
Ubicación: Congreso
Carrera: Electrónica y Informática
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| 4WD escribió:
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A grosso modo, la presión no está relacionada con el tipo de flujo. El tipo de flujo lo determina básicamente el número de Reynolds, Re=V*D/nu. Cambiando el diámetro y el área (o sea, la cantidad de ramificaciones en las que se divide), podés lograr subir o bajar el Re. A altos Re -> flujo turbulento.
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Buenísimo, gracias por la explicación, 4WD.
Lo que veo oscuro en la expresión del número de Reynolds es que la velocidad depende justamente de si estás en régimen laminar o turbulento, ¿entonces cómo es eso de que Re te dice en qué régimen estás, si necesitás saberlo para calcularlo?
Supongo me mejor curso alguna materia de hidráulica :-P
Saludos y gracias
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No hay vuelta atrás...
| Spike Spiegel escribió:
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Por un lado se celebran las hazañas de San Martín, Bolivar y demases, la reforma de 1918, el cordobazo y otras tantas en Argentina, Latinoamérica y el mundo entero. No sé cuántos habrán llorado mirando Braveheart al grito de FREEDOM de Wallace y dicho "cuántos huevos, viejo", tenido ganas de cambiar el mundo cuando terminaron de ver V for Vendetta o celebrado toda la ficcionaria justicia que solía hacer El Zorro.
Y sin embargo...
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¡PERO QUÉ MANGA DE PUTOS!
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4WD
Administrador
Edad: 39
Registrado: 07 Sep 2006
Mensajes: 2430
Ubicación: Ingeniero
Carrera: Mecánica
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La DISTRIBUCIÓN de velocidades depende del régimen de flujo. Para los cálculos en tuberías se usa una "velocidad media", que es la V del Reynolds. Por ej, en laminar se demuestra que la velocidad máxima alcanza 2 V...
En realidad, sólo se le presta atención al régimen para calcular las pérdidas de presión al circular (ahí sí influye mucho).
Por otro lado (y en fluidos suele ocurrir mucho), que cuando una cosa depende de otra que depende de la primera podés iterar, y si es lógico el fenómeno físico, el modelo y la solución semilla, la solución va a converger...
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