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Puesto que los líquidos casi no pueden comprimirse, la presión
influye muy poco en su densidad (pero sí la afecta la temperatura).
La densidad del agua a temperatura ambiente es de 997,8kg/m
3
,
o 1,0 g/cm
3
.
La presión (p) ejercida por el extremo de la columna ver-
tical de líquido en un manómetro (v.
fig. 28-4) se determina como
se expone a continuación. Si la sección transversal del cilindro de
líquido es A y la altura del cilindro es z, su volumen es V = Az.
Si el líquido tiene una densidad
ρ
, la masa de la columna es:
m =
ρ
V =
ρ
Az
(1)
Su peso es:
p = mg =
ρ
Azg
(2)
La columna de líquido ejerce una fuerza igual a su peso
sobre su base, cuya área de superficie es A; se crea la siguiente
presión sobre la superficie:
p = fuerza
área =
ρ
Azg
A =
ρ
gz
(3)
La presión ejercida por el manómetro es independiente de
su área transversal (A); depende sólo de la densidad del fluido
activo y de la altura vertical de la columna. Si se conoce la densi-
dad del líquido, la medida de la altura de la columna (z) permite
calcular la presión (p). Si el fluido activo es mercurio (como en el
esfigmomanómetro), la densidad es 13.680 kg/m
3
(13,68 g/cm
3
o
13,68 veces la densidad del agua). La relación entre la presión y la
altura de la columna es:
p =
ρ
gz = (13.600 kg
m
3
)(9,8 N
kg)(z)
p[N
m
2
] = 133.300 (z)
(4)
La unidad de presión newton/metro
2
(N
m
2
) se llama
pascal (Pa). Puesto que un pascal es una unidad pequeña de
presión, normalmente se usa el kilopascal (10
3
Pa o kPa). Si se
expresa la p en kPa y z en mmHg (y no en metros), la ecuación 4
se convierte en:
p[Kpa] = 0,1333 (z)[mm]
(5)
Apéndice 3
Puente de Wheatstone
El puente de Wheatstone es una red de cuatro resistencias conec-
tadas, como se muestra en la
figura 28-5 ,con una batería o fuente
de voltaje de corriente continua (fuerza electromotriz) conectada
entre
A
y
C
y un voltímetro (V) conectado entre
B
y
D.
Se dice
que el puente está «equilibrado» cuando el voltímetro alcanza
una diferencia de potencial de cero entre los puntos
B
y
D
.
A partir de la ley de Ohm (V=IR), es fácil ver que el equilibrio se
alcanza cuando R
x
=R
s
× (R
2
R
1
). Si R
s
es una resistencia estándar
ajustable y R
1
y R
2
son resistencias fijas conocidas, el puente
equilibrado proporciona un medio muy preciso para determinar
R
x
, la resistencia que no se conoce. Este principio tiene muchas
aplicaciones en ingeniería biomédica, incluido los transductores
de presión. En este caso, el propio transductor es la resistencia
desconocida R
x
.
Apéndice 4
Efecto de amplificación de una onda tubo de fluido/transductor de presión
El efecto de amplificación de una forma de onda de un tubo de
fluido/transductor de presión puede calcularse si se conocen
algunas propiedades del sistema. La parte más importante de esta
solución es la amplitud de respuesta, que se traza frente a la fre-
cuencia de conducción (f) en la
figura 28-17. Esta figura muestra
algunas propiedades importantes de los transductores de fluidos
emparejados y otros osciladores armónicos. Una de estas propie-
dades es la existencia de una frecuencia de resonancia, f
0
, que se
define del siguiente modo:
f
0
= 1 __
2
π
√
_
___
k
/
m
(1)
m es la masa del sistema y k es la elasticidad, o constante de
elasticidad.
Cuando aumenta la cantidad de amortiguación (es decir,
fricción; c es la constante de fricción), se observa una disminución
de la amplitud máxima de la resonancia, y la frecuencia a la que
se produce el pico disminuye ligeramente. El coeficiente de amor-
tiguación (z) se define como sigue:
z
=
c
√
_____
2
km
(2)
Aunque la forma de onda de la presión arterial no es real-
mente sinusoidal, la
figura 28-16muestra las características más
importantes de la respuesta del transductor de presión. Cualquier
combinación de catéter, tubos y transductor puede caracterizarse
por dos cantidades: una frecuencia de resonancia (f
0
) y un coefi-
ciente de amortiguación (z). Gardner midió estas cantidades para
muchos transductores y sistemas de tubos y descubrió que
la mayoría de los sistemas tienen frecuencias resonantes de 10 a
20 ciclos/s o Hz y coeficientes de amortiguación de 0,2 a 0,3.
Para los sistemas clínicos, el factor de amplificación máximo
(proporción de la amplitud de la forma de onda de entrada y
salida del transductor) de la resonancia se aproxima a 2,5.
Principios fundamentales de los instrumentos de monitorización
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Sección III
Control de la anestesia