Investigación y aplicación de la mecánica de fluidos Tópicos de física 2do semestre Ing. Electrónica Jaime Alejandro Herrera Armendáriz Profesor Leoncio Ochoa Cervantes Mecánica de fluidos La mecánica de fluidos es una rama de la física que se encarga de los análisis de los movimientos de los fluidos, así como las fuerzas que provocan estos movimientos. En la mecánica de fluidos, al igual que en todas las demás ramas de la física se tienen hipótesis que marcan los procesos a seguir en los cálculos que se hagan. En este caso las leyes fundamentales que se siguen son: -La ley de la conservación de la masa y la cantidad de movimiento -La primera y la segunda ley de la termodinámica. -La hipótesis del medio continuo. - En esta se considera que el fluido es continuo a lo largo del espacio que ocupa. Aplicaciones de la mecánica de fluidos La mecánica de fluidos se ha dividido en varias ramas que cubren distintos aspectos de la ingeniería, la física, las matemáticas, etc. Están destinadas a solucionar problemas de la vida cotidiana, así como para desarrollar nueva tecnología y descubrir nuevos campos de la ciencia. Aerodinámica Es la rama de la mecánica de fluidos que se ocupa del movimiento del aire y otros fluidos gaseosos y de las fuerzas que actúan sobre los cuerpos en dichos fluidos. Algunos ejemplos de esto son el movimiento de un avión a través del aire, las fuerzas que el viento ejerce en una estructura o el funcionamiento de un molino de viento. Refrigeración La refrigeración es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Considerando que realmente el frio no existe y que realmente debe hablarse de una cantidad menor o mayor de calor del objeto considerado. Los fluidos utilizados para llevar energía calorífica de un espacio a otro son llamados fluidos refrigerantes. Aplicaciones a la medicina La mecánica de fluidos no solo tiene aplicaciones en el campo de ingenierías, sino también en la medicina, siendo esta la que ayuda a comprender el funcionamiento del sistema circulatorio y las cosas que nos ayudan a mantenernos sanos. Proyecto de aplicación Una aplicación que puede llegar a tener la mecánica de fluidos es en el cuerpo humano en casos de colesterol alto o de personas de avanzada edad, aplicando un sistema que apoyara al corazón en el proceso de bombear sangre para que este no hiciera un sobreesfuerzo. El fusionar la mecánica de fluidos con la sangre es conocido como “hemodinámica”. La presión arterial es la manera que tenemos de medir el esfuerzo que debe hacer el corazón para hacer que la sangre llegue a todo el cuerpo. La sangre tiene una densidad relativa Según médicos, entre más baja sea tu presión arterial, es mejor parta tu salud, claro que una presión arterial demasiado baja puede ser peligros para tu salud y hacer que te sientas mareado o débil. Se recomienda mantener la presión arterial por debajo de 140/85, aunque si se padece de diabetes la presión arterial ideal está por debajo de 130/80. La sangre fluye casi sin resistencia en todos los vasos grandes de circulación (en un sistema sano), pero no en arterias y capilares. En estos lugares la resistencia que existe es mayor y para que la sangre pueda atravesar los pequeños vasos en los que se presenta mayor resistencia el corazón debe mandar sangre a las arterias a una presión elevada (hasta aproximadamente 120 torr). Cuando existe demasiado colesterol malo en la sangre, este se puede acumular lentamente en las paredes internas de las arterias que irrigan el corazón o el cerebro, esto puede hacer que se forme una “placa”, que es un deposito duro y grueso que hace que las arterias se estrechen y sean menos flexibles, esto se conoce como “aterosclerosis”, si se forma un coagulo y se obstruye una arteria estrecha, puede ocurrir un ataque al corazón o al cerebro. Además, si una arteria se ve obstruida esto puede causar que el corazón deba hacer un esfuerzo mayor ara mantener el flujo sanguíneo, lo cual hace que se sea más propenso a sufrir un ataque al corazón. En este proyecto se propone usar un sistema que se pueda implementar dentro del flujo sanguíneo que se encargue de limpiar las venas y las arterias paulatinamente, esto se haría con un tratamiento controlado en el que pequeños “nanobots” se introducirían en el cuerpo y se encargaría de eliminar las obstrucciones arteriales. Este tratamiento se aplicaría bajo la supervisión de un experto en el tema el cual tomaría el control de estos dispositivos y ejecutaría el procedimiento con un extremo cuidado para no dañar el sistema circulatorio del paciente. Una vez que el procedimiento terminara los nanobots serian expulsados del organismo a través de una extracción de sangre, para después ser destruidos con fines de higiene.
