Flujo laminar y número de Reynolds

Laminar significa suave, por lo que el flujo sanguíneo laminar es la sangre que fluye suavemente a través de los vasos. El flujo turbulento, por otro lado, es cuando la sangre no fluye suavemente, y se puede averiguar si la sangre es laminar o turbulenta encontrando su número de Reynolds, o Re, que lleva el nombre de Osborne Reynolds, un científico victoriano que estudió la dinámica de los fluidos.Si todo se mueve como debería y el flujo sanguíneo es laminar, la velocidad lineal de la sangre - la velocidad a la que se mueve en línea recta -, es mayor en el centro del vaso sanguíneo y menor cerca de las paredes del vaso, y cae a cero en la pared.

Sin embargo, a veces el flujo sanguíneo se ve interrumpido, por ejemplo, si tiene que pasar por una placa ateroesclerótica antigua y endurecida que hay a lo largo de la pared, lo que reduce el diámetro del vaso sanguíneo en ese punto y provoca turbulencias.

Hay una serie de factores que ayudan a predecir la turbulencia, como la densidad de la sangre, que suele representarse con la letra griega rho, o la viscosidad, que se representa con la letra griega nu.

Se puede pensar en la viscosidad de un líquido como su espesor, como, por ejemplo, la viscosidad de la miel, que es mayor que la del agua.

Luego está la velocidad del flujo sanguíneo (v) y el diámetro del vaso sanguíneo (d). Todos estos valores se pueden utilizar para obtener un único valor: el número de Reynolds, a menudo denominado Re, cuya ecuación tiene este aspecto: NR = pdv/En términos generales, si el número de Reynolds es bajo -por debajo de 2000-, el flujo sanguíneo será laminar -piense en "bajo" y "laminar"-, y si el número de Reynolds es superior a 3000, será turbulento.

Un número de Reynolds entre 2.000 y 3.000 es un punto intermedio. Como ejemplo de la vida real, una persona con anemia tiene un recuento bajo de eritrocitos y, en general, tiene un hematocrito más bajo, es decir, la relación entre los eritrocitos y el volumen total de sangre.

Esto significa esencialmente que la sangre es menos espesa o viscosa, por lo que, según la ecuación, si la viscosidad disminuye, el número de Reynolds aumenta.

Además, estas personas suelen tener un gasto cardíaco mayor, lo que significa una mayor velocidad de la sangre y, por lo tanto, un número de Reynolds más alto.Otro ejemplo sería una persona con un trombo, o coágulo de sangre, que, al igual que la placa ateroesclerótica, estrecharía o disminuiría el diámetro del vaso sanguíneo.

La velocidad de la sangre también depende del diámetro del vaso; por la ecuación, la velocidad es igual a la tasa de flujo sobre el área, que después de sustituir el área del vaso sanguíneo, es 4Q sobre pi d^2, por lo que, si se sustituye por la velocidad, se observa que, a medida que disminuye el diámetro, el número de Reynolds aumenta.Un concepto relacionado es el de velocidad de cizallamiento.

Recuerde que la velocidad de la sangre depende de si está en el centro o cerca de las paredes. Es más rápida en el centro y muy lenta cerca de las paredes; a nivel molecular, justo fuera de las paredes, las moléculas de agua simplemente merodean sin moverse.

Si se congelan y se hace un gráfico de estas velocidades, se observa que esta diferencia de velocidad es parabólica, lo que significa que la velocidad aumenta muy deprisa cuando la sangre se aleja de las paredes, pero, a medida que se acerca al centro, el cambio de la velocidad es mucho más lento.

Esta diferencia de velocidades relativas es la velocidad de cizallamiento. Si la velocidad de cizallamiento se representara en un gráfico, sería más alta cerca de la pared, donde la velocidad cambia más, y sería muy baja en el medio, en realidad, cae a cero.La velocidad de cizallamiento va de la mano de la viscosidad, ya que, cuanto mayor sea la velocidad de cizallamiento, menor será la viscosidad de la sangre.

Esto se debe a que el cizallamiento, o las velocidades diferenciales, ayuda a separar los elementos de la sangre disminuyendo su pegajosidad o viscosidad, haciendo que la sangre sea menos viscosa en las paredes de los vasos y más viscosa en el centro de los mismos.

Supongamos que toda la sangre se moviera a la misma velocidad. En ese caso, si se representa en un gráfico, no hay cambio de velocidad a través del vaso sanguíneo, lo cual facilita mucho el trazado de las velocidades de cizallamiento.

Dado que no hay cambios en la velocidad, no hay velocidad de cizallamiento y el líquido no es viscoso.Y ahora, un resumen rápido: el número de Reynolds se escribe como Re = densidad por diámetro por velocidad sobre viscosidad, y es una forma de predecir cuándo el flujo será laminar o turbulento.

En general, si el número de Reynolds es inferior a 2.000, el flujo es laminar, y si el número de Reynolds es superior a 3.000, el flujo es turbulento.

Además, las diferencias de velocidad a través de un vaso sanguíneo dan lugar a la velocidad de cizallamiento.