La botella que respira

Objetivo

Comprender los mecanismos de la respiracin. Elaboracin de un modelo para demostrar los procesos de inspiracin y espiracin. Establecer relaciones entre los rganos del aparato respiratorio y la funcin que cumplen. Despertar el inters de los alumnos por la explicacin de diversos fenmenos relacionados con la presin con experiencias sencillas.

Introduccin

con esta experiencia podemos observar el funcionamiento de un pulmn mediante un pulmn artificial creado a partir de una botella de plstico pequea y unos globos con el fin de que los estudiantes comprendan los fundamentos de fsica involucrados en la expansin y contraccin de los pulmones.

Materiales

Botella de refresco Globos Guantes de ltex Tijeras, cter o sierra para metales

Realizacin prctica

1.- Cortamos la parte inferior de la botella a fin de obtener un contenedor de unos 20 cm de altura sin fondo. 2.-Cortamos uno de los globos por la mitad. Estiramos la parte ancha del globo y la colocamos en la parte inferior de la botella como si fuera la tapa de un tambor. Si el globo no es muy grande y se rompe utiliza un guante de ltex. 3.- Coloca otro globo en la boca de la botella permitiendo que cuelgue hacia adentro. Doblar por fuera de la abertura para que quede fijo. 4.- En el modelo construido este ltimo globo representa el pulmn, la botella la cavidad pulmonar y el globo estirado el diafragma.

La botella que respira

Precauciones

Esta experiencia no necetiva ninguna precaucin especial ms que el cuidado que siempre hay que tener cuando se utilizan herramientas cortantes.

Explicacin cientfica

Si se ejerce una suave presin hacia adentro sobre el guante que se encuentra en la parte inferior de la botella se apreciar claramente la forma en que el globo que pende de la parte superior, que representa el pulmn, se desinfla, lo que emula el proceso de exhalacin. De la misma forma que en el modelo, para arrojar el aire es necesario que nuestro diafragma empuje hacia arriba. Al tirar del guante hacia afuera notaremos que el globo que representa el pulmn se inflar. De igual manera, para tomar aire es necesario que nuestro diafragma se desplace hacia abajo, hacia el abdomen. No solamente el diafragma participa en la inhalacin y exhalacin del aire, tambin los msculos intercostales. Esto se puede observar en el modelo comprimiendo suavemente las paredes de la botella, lo que provocar que el globo que representa el pulmn se contraiga. Al soltarlas, el globo se inflar.

Curiosidades y otras cosas

El proceso mecnico de la respiracin comprendn los movimientos respiratorios de inspiracin y espiracin, los cuales se originan como consecuencia de la contraccin de los msculos respiratorios y permiten la entrada y salida constante de aire en los pulmones. La caja torcica est formada por el esternn (hueso del pecho), las 12 vrtebras dorsales y los doce pares de costillas. Adems de dar soporte a la pared torcica, protege rganos internos como el corazn y los pulmones. Separando la caja torcica de la cavidad abdominal, se encuentra un msculo denominado diafragma, el cual es parte activa del proceso mecnico de la respiracin. Durante la inspiracin, el diafragma y los msculos intercostales se contraen y la caja torcica se ensancha, permitiendo la entrada de aire a los pulmones. Durante una inspiracin normal entra a los pulmones aproximadamente medio litro de aire. Durante la espiracin, el diafragma y los msculos intercostales se relajan y la caja torcica se contrae, de modo que el aire sale desde los pulmones hacia el exterior. En una espiracin normal se expulsa aproximadamente medio litro de aire. El nmero de inspiraciones vara con la edad y la actividad de las personas. En los nios pequeos es ms frecuente (20 veces por minuto en reposo) que en los jvenes y adultos (12 a 18 veces por minuto en reposo). Durante la actividad fsica, el mayor requerimiento de oxgeno hace aumente el ritmo respiratorio mediante inspiraciones y espiraciones forzadas, de modo que la ventilacin pulmonar puede aumentar unas 20 veces desde el estado de reposo hasta el ejercicio de intensidad mxima. En un adulto joven, la capacidad mxima inspiratoria es de 3 litros,mientras que la mayor capacidad de aire que puede ser espirado luego de una inspiracin mxima est cercana a los 5 litros de aire y se conoce como capacidad vital.Sin embargo, en los pulmones siempre queda aproximadamente 1,5 litros de aire que no se puede movilizar, el cual se denomina volumen residual. Cuando un individuo est en buena condicin fsica, su tasa respiratoria aumenta el suministro de oxgeno a las clulas musculares. Se denomina ejercicio aerbico a la actividad mediante la cual el sistema cardiorrespiratorio es capaz de satisfacer las demandas de los msculos y tejidos del cuerpo con un suministro adecuado de oxgeno. Si el ejercicio es demasiado extenuante,las clulas musculares no puedenconseguir oxgeno suficiente de los pulmones. Cuando esto ocurre, las clulas musculares comienzan a producir energa sin oxgeno, lo cual es llamado ejercicio anaerbico y puede durar unos pocos minutos. Durante este tipo de ejercicio, las clulas contraen una deuda de oxgeno que debe pagarse durante el perodo de recuperacin o descanso. De las enfermedades respiratorias ms frecuentes, el asma y el enfisema pulmonar estn relacionados con una ventilacin pulmonar deficiente. El asma se caracteriza por ventilacin corta, dificultosa y con tos. El ataque da asma es provocado por alguna sustancia presente en los alimentos o en el aire, que causa un estrechamiento rpido del rbol bronquial; hay tambin un aumento de moco en las vas respiratorias. Los ataques de asma son contrarrestados con medicamentos que dilatan los conductos respiratorios y disminuyen la produccin de moco. El enfisema pulmonar es una enfermedad causada por minsculas lesiones en los sacos alveolares. Como consecuencia, la ventilacin pulmonar disminuye gravemente y hay un jadeo que hace difcil respirar, ya que el tejido pierde la capacidad de intercambiar gases. La persona espira con dificultad. El enfisema se asocia al consumo de cigarrillos, y la gravedad de las lesiones hace que su tratamiento sea deficiente. Se ha demostrado que el humo del tabaco va lesionando la trama pulmonar y puede llevar a una patologa denominada enfermedad asfixiante obstructiva crnica (EPOC). Esto es debido a que la accin irritante del humo afectan los bronquios, los cuales se inflaman produciendo una bronquitis crnica, disminuyendo la luz de los bronquiolos y permitiendo la entrada pero dificultando la salida del aire con la espiracin, aumentando la presin de aire en los alvolos y contribuyendo al adelgazamiento y destruccin de las paredes alveolares, dando origen al enfisema pulmonar. El tabaquismo desarrolla su proceso de bronquitis enfisema a lo largo del tiempo de acuerdo a la idiosincrasia de cada fumador, manifestndose clnicamente como dificultada respiratoria (disnea) y fatiga.

Bibliografa

EL RINCN DE LAS CIENCIAS. III Feria de la Ciencia Modelo sencillo para explicar el diafragma Un pulmn modelo (o, mejor, dicho un modelo de pulmn) Procesos mecnicos de la Respiracin

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