FÍSICA DE UNA DONACIÓN

Autor:Antonio Luis Merchán Vacas

En cualquier actividad cotidiana de nuestra vida intervienen una serie de magnitudes físicas que hacen que esa actividad sea como es. Con este artículo se pretende poner este hecho de manifiesto, además de concienciar a la población sobre la necesidad de realizar actos solidarios y altruistas que mejoren la sociedad en la que vivimos. Una donación de sangre es un acto solidario, gratificante y de gran importancia, debido a que la sangre, hoy por hoy, es una sustancia que no se puede sintetizar en los laboratorios.

A continuación se analizan una serie de fenómenos y transformaciones físicas que se producen desde que la sangre sale del corazón hasta que llega a la bolsa de recolección.

En un acto de donación, primeramente el donante cumplimenta un cuestionario  y un sanitario le hará unas preguntas sobre su estado de salud, le toma la tensión y analiza el nivel de hemoglobina en sangre pinchándole en un dedo. El pinchazo se realiza con una lanceta, que tiene una aguja de superficie muy pequeña para que la presión que ejerce sobre el dedo sea grande ya que la presión y la superficie son magnitudes inversamente proporcionales. Se toma una gota de sangre, se recoge con un capilar de cristal y se pone sobre una solución de sulfato de cobre de densidad conocida para ver si se hunde. La densidad de la sangre depende de la concentración de glóbulos rojos, de manera que cuanto mayor sea la concentración de glóbulos rojos mayor es la densidad de la sangre y si ésta es mayor que la de la solución que se toma como referencia se hundirá, ya que lo más denso se va al fondo.

El motor encargado del bombeo de la sangre es el corazón, el cual,  tiene que realizar un trabajo para impulsar la sangre que sale de él que se define como W = F.Δx, siendo F la fuerza media que ejerce el corazón y Δx el camino recorrido por la sangre. Si queremos calcular la potencia que desarrolla el mismo, sólo habrá que dividir el trabajo realizado por la unidad de tiempo  p = W/t o lo que es lo mismo p = F.v siendo v la velocidad media con la que la sangre se mueve por los vasos sanguíneos. La fuerza F se puede definir como la presión ejercida por el corazón sobre la aorta multiplicada por el área de la sección transversal de la misma ( F = p.A ) y sustituyendo en la ecuación de la potencia me quedaría P = p.A.v = p.Q  donde Q es el caudal de sangre. Es decir, el trabajo por segundo realizado por el corazón aumenta con la presión sanguínea.

La sangre que sale del corazón, a través de la arteria aorta, lo hace  con una determinada velocidad, por ello, tendrá energía cinética; y por estar a la altura de la camilla sobre la que se tumba el donante, tomando el suelo como referencia, también tendrá energía potencial.

Para extraer la sangre al donante se le pincha en una vena utilizando una jeringuilla, de manera que al subir su émbolo se produce vacío dentro de la misma (la utilización de la palabra vacío en esta situación no es totalmente correcta ya que se considera vacío la ausencia de materia y energía, y dentro de la jeringuilla sí hay energía ya que entra luz y se desprende energía calorífica por el rozamiento del émbolo con las paredes de la jeringuilla) y la sangre pasa desde la vena a la jeringuilla por diferencia de presión, ya que la presión en la vena es mayor que en el interior de la jeringuilla. Una vez que la sangre sale del cuerpo a través del catéter de punción, se le hace pasar por un tubo que la lleva a una bolsa. En este proceso se produce una transformación energética, ya que parte de la energía potencial que tenía la sangre a la altura de la camilla va desapareciendo al descender por el tubo y bajar la altura de la misma. Además, según el principio de conservación de la energía, ésta ni se crea ni se destruye, y esa disminución de energía potencial se transforma en un aumento de energía cinética, por lo que la sangre llegará a la bolsa con mayor velocidad de la que parte de la jeringuilla (siempre despreciando el rozamiento de la sangre con las paredes del tubo).

Cuando la sangre pasa desde el tubo a la bolsa se produce un cambio de superficie, ya que la bolsa es más ancha que el tubo. Teniendo ahora en cuenta la ecuación de continuidad de los fluidos, según la cual el producto de la velocidad por la superficie tiene que mantenerse constante, la velocidad de la sangre al entrar en la bolsa será menor ya que aumenta la superficie.

Durante todo el proceso la bolsa que recoge la sangre se sitúa sobre una balanza-oscilador. Esta balanza tiene dos funciones: por un lado mezcla la sangre con el anticoagulante, puesto que el movimiento favorece la mezcla entre dos líquidos, y por otro controla la cantidad de sangre extraída en función de su masa.

La bolsa se pondrá a enfriar sobre unas placas de 1,4-butanodiol tras la extracción.  El 1,4-butanodiol funde a 20 ºC, por eso, si se congela y luego lo ponemos en un recinto más cálido, el butanodiol mantendrá la misma temperatura durante el proceso de fusión hasta que se funda completamente, lo cual puede tardar hasta veinticuatro horas, lo que facilita el transporte de la sangre desde el centro de donación hasta su almacenamiento en el banco de sangre sin que sufra ninguna alteración. Una vez terminada la fusión la temperatura del butanodiol empezará a subir siempre que la temperatura ambiente sea mayor que su temperatura de fusión.

Finalmente, la sangre de la bolsa se puede centrifugar para poder obtener  sus distintos componentes aprovechando la diferente masa de cada uno de ellos, ya que la fuerza centrípeta, igual que la fuerza centrífuga pero de sentido contrario, a la que son sometidos es directamente proporcional a sus masas.

Bibliografía:

-          Tratado de Fisología Médica 11ª edición

-          Manuel R. Ortega Girón. Lecciones de Física. Mecánica 1. Departamento de Física Aplicada. Universidad de Córdoba. Córdoba.

-          Santiago Burbano de Ercilla. Enrique Burbano García y Carlos García Muñoz. Física General. XXXI Edición. Mira Editores. Zaragoza.