Leyes De Los Gases En Sistema Respiratorio

EL SISTEMA RESPIRATORIO HUMANO

El sistema respiratorio humano es crítico para la supervivencia inmediata. Los principales órganos de la función pulmonar son los pulmones, los cuales son sumamente delicados, ya que interactúan con el ambiente externo. El sistema respiratorio permite la adquisición de oxigeno (O2) y la eliminación del bióxido de carbono (CO2). Los órganos de respiración proveen una máxima área superficial (espacios alveolares) para la difusión de O2 y CO2; esto es, un medio para renovar los gases en contacto con esta superficie (ventilación); un medio para proteger la superficie de las membranas de condiciones ambientales, tales como partículas tóxicas, microorganismos, resequedad y temperaturas extremas; y un método para compensar cambios repentinos en el PH del cuerpo y sus fluidos.

Funciones del Sistema Respiratorio

• Intercambio gaseoso

• Depuración y limpieza del aire inspirado

• Defensa contra infecciones

• Fonación

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS PULMONES

Para que ocurra inspiración, los pulmones deben ser capaces de expandirse cuando se distienden; deben tener adaptabilidad alta. Para que ocurra espiración, los pulmones deben disminuir de tamaño cuando se libera esta tensión; deben tener elasticidad. La tendencia a disminuir de tamaño también es auxiliada por las fuerzas de tensión superficial dentro de los alveolos.

Adaptabilidad

Los pulmones son muy distensibles —de hecho, son unas 100 veces más distensibles que un globo de juguete—. Un sinónimo de distensibilidad es adaptabilidad, que aquí se refiere a la facilidad con la cual los pulmones pueden expandirse bajo presión.

La adaptabilidad pulmonar puede definirse como el cambio del volumen pulmonar por cambio de la presión transpulmonar, expresado simbólicamente como ΔV/ΔP. En otras palabras, una presión transpulmonar dada causará mayor o menor expansión, dependiendo de la adaptabilidad de los pulmones.

Los factores que producen una resistencia a la distensión disminuyen la adaptabilidad de los pulmones. Si los pulmones se llenaran con concreto (como un ejemplo extremo), una presión transpulmonar dada no produciría aumento del volumen pulmonar, y no entraría aire; la adaptabilidad sería de cero. De modo similar, la infiltración del tejido pulmonar con proteínasde tejido conjuntivo, una enfermedad llamada fibrosis pulmonar, disminuye la adaptabilidad pulmonar.

Elasticidad

El término elasticidad se refiere a la tendencia de una estructura a regresar a su tamaño inicial tras ser distendida. Debido a su contenido alto de proteínas elastina, los pulmones son muy elásticos y muestran resistencia a la distensión. En circunstancias normales los pulmones están adheridos a la pared torácica, de modo que siempre se encuentran en un estado de tensión elástica. Esta tensión aumenta durante la inspiración cuando los pulmones se distienden, y se reduce por el retroceso elástico durante la espiración.

Tensión superficial

Las fuerzas que actúan para resistir a la distensión comprenden resistencia elástica y la tensión superficial ejercida por líquido en los alveolos. Los pulmones secretan y absorben el líquido en dos procesos antagónicos que en circunstancias normales sólo dejan una película de líquido muy delgada sobre la superficie alveolar.

APLICACIÓN DE LAS LEYES DE LOS GASES EN EL SISTEMA RESPIRATORIO

La base para entender la función respiratoria está en las leyes de los gases, las cuales incluyen la ley de Boyle, la ley de Charles, la ley de Dalton y la ley de Henry.

LA LEY DE BOYLE

La ley de Boyle establece que el volumen de un gas varía inversamente con la presión si la temperatura se mantiene constante. Puesto en forma de expresión matemática tenemos:

Donde:

 V1 es el volumen original.

 V2 es el volumen final (nuevo).

 P1 es la presión original.

 P2 es la presión final (nueva).

La ley de Boyle permite explicar la ventilación pulmonar, proceso por el que se intercambian gases entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares. El aire entra en los pulmones porque la presión interna de estos es inferior a la atmosférica y por lo tanto existe un gradiente de presión. Inversamente, el aire es expulsado de los pulmones cuando estos ejercen sobre el aire contenido una presión superior a la atmosférica. Este mecanismo es estudiado con más detalle en el apartado "mecánica de la respiración pulmonar"

Los cambios de la presión intrapulmonar ocurren como resultado de cambios del volumen pulmonar, esto se deduce por la ley de Boyle. Un aumento del volumen pulmonar durante la inspiración disminuye la presión intrapulmonar hasta cifras subatmosféricas; por ende, entra aire. Por el contrario, una disminución del volumen pulmonar aumenta la presión intrapulmonar por arriba de la de la atmósfera, lo que hace que se expela aire desde los pulmones. Estos cambios del volumen pulmonar ocurren como una consecuencia de cambios del volumen torácico.

LEY DE CHARLES

La ley de Charles establece que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta si la presión se mantiene constante. Puesto en forma de expresión matemática es:

Donde:

 V1 es el volumen original.

 V2 es el volumen final (nuevo).

 T1 es la temperatura original.

 T2 es la temperatura final (nueva).

La ley de Charles se aplica en la respiración: cuando el aire entra en los pulmones, generalmente más calientes que el ambiente, se expanden aumentando el volumen pulmonar.

LA LEY DE DALTON

La ley de Dalton establece que la presión total generada por una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de cada uno de los gases. La presión parcial de un gas en una mezcla de gases es igual a la presión de ese gas solo en el contenedor. La expresión matemática es:

...