¿Alguna vez habías oído hablar del balance hídrico? Se trata, en realidad, de un concepto médico fundamental. Dentro de un hospital, son palabras que se repiten cientos de veces diariamente. Si a ti te interesa el mundo de la salud, debes conocer esta cuestión en profundidad. El balance hídrico o balance de equilibrio de líquidos es un concepto médico referente a la hidratación. Se parte de la idea de que todo ser humano debe mantenerse hidratado. El 60% del cuerpo de un adulto saludable es pura agua. No es de extrañar, por tanto, que este punto sea tan relevante.
El balance hídrico es la relación que existe entre el ingreso y la pérdida de líquidos en nuestro cuerpo, en un período determinado que suele ser de 24 horas. El ser humano, los líquidos representan entre el 50% y el 60% del peso total de un adulto, imprescindible para mantener el equilibrio interior. La actividad fisiológica diaria normal conlleva la pérdida de líquidos. Desde la orina al sudor, continuamente el cuerpo pierde agua de su interior. Precisamente por esa razón acabó diseñándose un concepto como el del balance. Permite cuantificar objetivamente cuánta agua entra y cuánta sale del cuerpo. Así, se determina si es preciso aumentar la hidratación para evitar posibles problemas. Lo que debemos sacar en claro de todo lo anterior es que las pérdidas tienen que ser iguales a las ganancias para que el balance sea cero.
Todas las personas deberíamos mantener durante todo el año un balance hídrico correcto, por lo que resulta básico controlar una ingesta adecuada de líquidos, aunque muchas veces no se le da la suficiente importancia. Es importante recordar además que no sólo es negativo para nuestra salud la falta de agua en nuestro cuerpo, también lo es una sobrehidratación.
Componentes del Balance Hídrico en el Ser Humano
Hay varias posibilidades de ingresos de líquidos y varias maneras de eliminarlos o perderlos y es muy importante que se siga un control adecuado de la relación que existe entre ellos. Cada persona tiene unas necesidades de agua diferentes y depende de factores como la dieta, el ejercicio o la temperatura. La respuesta es sencilla, la mejor manera para mantener nuestro balance hídrico es hidratándonos.
Ingreso de Líquidos
- A través de la alimentación y bebiendo agua directamente: de esta forma reponemos mayoritariamente el agua que perdemos. Y aquí, el balance hídrico depende de la dieta que sigamos.
- El agua metabólica: de primeras, esto podría sonarnos raro.
- Bebidas, sopas, purés y otros alimentos.
- Suero, sangre.
- Irrigación de catéteres.
Si tenemos en cuenta a una persona adulta que reside en una zona de clima templado y que lleve a cabo una actividad física diaria normal, ésta logrará aproximadamente entre 1.500 y 3.500 ml de agua cada 24 horas.
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Eliminación de Líquidos
- Orina y heces: Obviamente, es esta la primera que se nos viene a la mente.
- Piel: A través de la piel perdemos diariamente un total de 400-600 ml.
- Vómitos.
- Drenajes.
- Sudor.
- Fiebre.
- Intervenciones quirúrgicas.
Factores Adicionales que Influyen en el Balance Hídrico
Además de la ingesta y eliminación directa, existen otros factores que pueden alterar el balance hídrico:
- Sobrepeso: ya que la grasa corporal no contiene líquidos y provoca que haya menos líquidos en un cuerpo con exceso de la misma.
- Sexo: las mujeres tienen un poco menos de agua, al estar constituida por un poco más de grasa que el hombre.
- Edad: la edad y el contenido de agua son inversamente proporcionales, por eso los bebés en período de lactancia, el porcentaje de agua es mayor, hasta un 80%.
- Alteraciones cognitivas, anorexia, disfagia o algunos fármacos como los sedantes, laxantes o los diuréticos.
Tipos de Balance Hídrico y Sus Consecuencias
Con tal de profundizar en mayor medida en el concepto de balance hídrico es conveniente tratar sus tipos.
- Balance positivo: Se da en aquellos individuos en los que la cantidad de líquidos que se ingiere es muy alta.
- Balance negativo: Es, como su propio nombre indica, el caso absolutamente contrario. Es propio de aquellos individuos que pierden más líquidos de los que ingieren.
- Balance normal: Este es el más deseable. Se da en aquellas personas que no presentan ni defecto ni exceso en el proceso de ingesta de líquidos.
Un desequilibrio en el balance hídrico supone generar enfermedades (que pueden alterar incluso el Sistema Nervioso Central) o el agravamiento de diversas patologías del riñón, evidenciar ciertos tipos de diabetes o algunas insuficiencias cardíacas. El balance de equilibrio de líquidos normal es fundamental.
Consecuencias de un Balance Hídrico Negativo
Si se tiene un balance hídrico negativo se experimentará deshidratación. Se sentirá fatiga, debilidad, mareos, sequedad y dolores de cabeza. Igualmente, se experimentará sed extrema, presión arterial baja y fiebre. El agua es un nutriente esencial para los seres vivos, al intervenir en todos los procesos metabólicos y un deficiente balance hídrico puede producir HIPONATREMIA que puede alterar el Sistema Nervioso Central.
En el paciente neurológico, por ejemplo, la hiponatremia es la distonía más frecuente, evidenciando un pronóstico poco alentador. El mayor número de casos de hiponatremia se explica por la pérdida de sal en el cerebro y cuando la hormona antidiurética se secreta inadecuadamente.
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Consecuencias de un Balance Hídrico Positivo (Sobrehidratación)
La sobrehidratación o hiperhidratación es igualmente dañina. Un balance positivo demasiado pronunciado también puede ocasionar problemas. Por un lado, puede experimentarse hinchazón en las piernas; igualmente, se orina de forma continua y en mucha cantidad. Si se ingiere mucho líquido puede incluso sentirse cansancio, confusión y debilidad. Un deficiente balance hídrico también puede producir HIPERNATREMIA que puede alterar el Sistema Nervioso Central. Por el contrario, la hipernatremia, consiste en una concentración elevada de sodio en la sangre. Va acompañada de deshidratación, cuyas causas pueden ser, entre otras, no ingerir la suficiente cantidad de líquidos, sufrir diarrea, padecer insuficiencia renal y uso inadecuado o abusivo de diuréticos. Una hipernatremia grave puede producir confusión en el paciente, espasmos musculares, convulsiones, coma, e incluso, la muerte.
Monitorización del Balance Hídrico en el Ámbito Clínico
Es una verdad general el hecho de que las personas enfermas son más sensibles a nuevos problemas de salud. Así, los individuos que se encuentran ingresados son muy proclives a padecer problemas de balance de líquidos. Por eso el papel de la enfermería es tan valioso. Una de sus funciones esenciales es la de controlar el buen funcionamiento de los goteros. También el de la correcta ingesta de los alimentos de la dieta hospitalaria. Muchas veces se detectan así problemas de falta de hidratación o de hiperhidratación. Si se descubren tempranamente, pueden solucionarse con facilidad, evitando que vayan a más. Ten en cuenta que la hidratación es una cuestión de vida o muerte.
En los pacientes ingresados, el personal de Enfermería debe realizar un seguimiento tres veces al día, coincidiendo con los tres turnos de trabajo:
- Líquidos ingeridos.
- Cantidad de orina guardada.
- Densidad de la orina del paciente.
Se le pedirá al paciente que anote la cantidad de líquidos que ingiere durante cada turno (agua, leche, zumos, caldos, etc.). En vaso de cristal, se sumarán 200 cc por cada uno y en vaso de plástico, se sumarán 100 cc. Los zumos y caldos ya tienen una cantidad determinada establecida.
El Balance Hídrico Anual en Hidrología
El estudio del Balance Hídrico en hidrología se basa en la aplicación del principio de conservación de masas de agua (también se conoce como ecuación de la continuidad). Este método de medición analiza la entrada y salida de agua de un espacio territorial a lo largo del tiempo. La base conceptual del balance hídrico es el principio de conservación de masa que involucra los volúmenes de agua, por unidad de tiempo, que ingresan y egresan de la cuenca, así como de la diferencia entre los volúmenes internos consumidos y los reintegrados.
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El ciclo del agua implica un cambio continuo de grandes masas de un estado físico a otro con su consiguiente transporte. Al volumen de agua que se desplaza de un depósito a otro y a lo largo de un año se llama Balance Hídrico global o atmosférico. Para estudiar zonas acotadas puede efectuarse un Balance Hídrico Ajustado en el que se incorporan variables de uso tomadas de la realidad local a analizar. Este tipo de balance sirve como herramienta de gestión y administración del recurso agua.
El rendimiento de agua de una cuenca es un problema fundamental en hidrología, refiriéndose al volumen de agua disponible en la salida durante un período de tiempo especificado. El rendimiento se expresa en términos de períodos mensuales, estacionales o anuales. Existen varios enfoques para el cálculo del rendimiento hídrico. Estos varían en complejidad, desde fórmulas empíricas simples hasta modelos complejos basados en simulación continua. En este artículo desarrollamos un modelo conceptual de balance hídrico anual, adecuado para su aplicación a una amplia gama de condiciones climáticas.
Componentes y Modelos de Balance Hídrico Hidrológico
Se desarrolla un modelo conceptual del balance hídrico anual en una cuenca hidrográfica. El modelo se basa en la separación secuencial de la precipitación anual en: (1) escorrentía superficial, y (2) humectancia, y esta última en: (1) flujo base, y (2) vaporización. La separación se basa en una relación proporcional que vincula las tres variables involucradas en cada paso.
La forma genérica de la relación proporcional es: (X - λZp - Y)/[(1 - λ)Zp = Y/(X - λZp), en la cual X es la variable independiente, Y es la variable dependiente, λ es el coeficiente de abstracción inicial, y Zp es el valor potencial de la diferencia Z = X - Y. El modelo separa la precipitación anual en sus tres componentes principales: escorrentía superficial, flujo base y vaporización. Se basa en una aplicación secuencial de dos pasos de una relación proporcional que une dos variables X e Y, de manera que la diferencia Z = X - Y alcanza asintóticamente un límite superior a medida que X e Y crecen sin límites. La forma genérica de la relación proporcional tiene dos parámetros: λ, el coeficiente de abstracción inicial, y Zp, el valor potencial de Z = X - Y.
El balance hídrico puede expresarse mediante ecuaciones fundamentales:
- En la cual P = precipitación, Q = escorrentía superficial y L = pérdidas o abstracciones hidrológicas (en milímetros, centímetros o pulgadas).
- En la cual P = precipitación, R = escorrentía, incluida escorrentía superficial y subterránea, y E = evapotranspiración (en milímetros, centímetros o pulgadas).
Las Ecuaciones 1 y 2 son modelos simplificados de un segmento del ciclo hidrológico. Por ejemplo, la Ec. 1 no describe la porción de almacenamiento superficial que eventualmente puede infiltrarse en el suelo. Asimismo, la Ec. 2 no describe explícitamente la humedad del suelo, que se incluye tanto en la escorrentía como en la evaporación.
- En la cual S = escorrentía superficial, es decir, la fracción de la escorrentía que se origina en la superficie, y W = humectación, es decir la fracción de precipitación que no contribuye a la escorrentía superficial.
- En la cual U = flujo base, es decir, la fracción de humectación que exfiltra hacia las corrientes vecinas, constituyendo el flujo en períodos no lluviosos, y V = vaporización, la fracción de humectación que regresa a la atmósfera como vapor de agua (Lee, 1970).
La percolación profunda, es decir, la parte de la humectación que no contribuye al flujo base o a la vaporización, es una fracción muy pequeña de la precipitación y se desestima aquí por motivos prácticos. La evaporación tiene dos componentes: (1) En, evaporación de áreas no vegetadas de la superficie y cerca de la superficie, es decir, de suelo descubierto y del almacenamiento en pequeños cuerpos de agua (charcos); (2) Ew, evaporación de grandes cuerpos de agua considerables como lagos, ríos y embalses. La Ec. 7 es análoga al conocido balance hídrico anual, Ec. 2. Sin embargo, la Ec. 7 se prefiere aquí, porque el término 'vaporización' identifica claramente las tres fuentes de humedad evaporada. Las Ecuaciones 3-7 constituyen un conjunto de ecuaciones de balance hídrico. La combinación de las Ecs. es decir, la precipitación anual se divide en sus tres componentes principales: escorrentía superficial, flujo base y vaporización. Las Ecuaciones 4 y 7 permiten la definición de coeficientes de balance hídrico. Estos coeficientes varían en función del clima predominante, teóricamente dentro del rango 0-1.
El clima predominante se caracteriza por la circulación atmosférica global del viento, latitud y altitud medias, aspecto, geomorfología, proximidad al océano, tipo de vegetación y uso de la tierra. En las regiones áridas y semiáridas, los coeficientes de balance hídrico son bajos, típicamente menores de 0.2, y pueden acercarse a cero en climas hiperáridos. En las regiones tropicales húmedas, los coeficientes son altos, a menudo superiores a 0.5, y el coeficiente de escorrentía Kr se acerca a 1 en algunos casos inusuales de extrema humedad (L'vovich, 1979).
Aplicación del Modelo y Calibración de Parámetros
L'vovich (1979) ha demostrado que la Ec. 3 se puede modelar mediante una relación proporcional tal que la humedad alcance asintóticamente un límite superior (W → Wp) a medida que la precipitación y la escorrentía superficial aumentan sin límites (P → ∞; S → ∞). Una relación similar es la base del modelo del número de la curva SCS, que resuelve la Ec. 1 (Servicio de Conservación de Suelos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA SCS), 1985). L'vovich (1979) también ha demostrado que la Ec. 4 puede modelarse mediante el mismo tipo de relación, es decir, una en la cual la vaporización alcanza un límite superior asintóticamente (V → Vp) a medida que la humedad y el flujo base aumentan sin límites (W → ∞; U → ∞).
En este artículo, la abstracción inicial se define alternativamente como Ia = λ Zp en la que Zp es el valor potencial de Z = X - Y. La Ecuación 13 tiene una ventaja significativa sobre la Ec. 12. A diferencia de λ', que no tiene límite superior teórico, λ está limitado en el rango 0 ≤ λ ≤ 1. Para el caso especial de abstracción inicial cero (λ = 0), la Ec. Resolviendo la Ec. Usando la Ec. sujeto a P > λsWp, y S = 0 en caso contrario, donde λs es el coeficiente de abstracción inicial de la escorrentía superficial. De la Ec. sujeto a W > λu Vp, y U = 0 en caso contrario, donde λu es el coeficiente de abstracción inicial del flujo base.
Dada la precipitación anual y un conjunto de coeficientes iniciales de abstracción λs y λu y los potenciales Wp y Vp, las Ecs. 16-19 se utilizan para separar la precipitación anual en escorrentía superficial, flujo base y vaporización. Luego, la escorrentía se calcula mediante la Ec. 6, y los coeficientes de flujo base y escorrentía Ku y Kr se calculan utilizando las Ecs. 4. En ausencia de datos, los coeficientes de abstracción iniciales y los potenciales se estiman a partir de experiencias pasadas en entornos climáticos similares. Cuando hay datos disponibles, los parámetros del modelo pueden ser calibrados.
El proceso de calibración se puede resumir como: Establecer λ = 0 y Δλ = 0.01. Utilizar la Ec. 20 o la Ec. 21 para calcular una Zp para cada par X - Y, es decir, una matriz de Zp. Detener el cálculo cuando el coeficiente de variación de la matriz Zp haya alcanzado un mínimo; de lo contrario, aumentar λ un valor Δλ y volver al paso 2. El λ calibrado es aquél para el cual el coeficiente de variación de la matriz Zp es mínimo. El Zp calibrado es la media de la matriz Zp correspondiente al λ calibrado. Este procedimiento se aplicó a los datos de L'vovich (1979), y los resultados de la calibración se muestran en las Tablas 1 y 2.
El potencial de humedad Wp es un límite superior a la fracción de precipitación anual que puede retener una cuenca de captación determinada. El potencial de vaporización Vp es un límite superior a la fracción de humedad anual que puede evaporarse de una cuenca de captación determinada. Una cuenca de captación típica tiene tres tipos distintos de superficies: (1) superficies con vegetación, con un potencial de evapotranspiración Tpv que cubre un área parcial Av; (2) superficies sin vegetación, con un potencial de evaporación Epn que cubre un área parcial An; (3) superficies de agua libre, con un potencial de evaporación Epw que cubre un área parcial Aw.
A continuación, se presenta una tabla que resume algunos valores calibrados del coeficiente de abstracción inicial de la escorrentía superficial (λs) y el potencial de humedad (Wp) para diferentes regiones biogeográficas, basada en los datos de L'vovich (1979):
| Región Biogeográfica | λs (Coeficiente de Abstracción Inicial de Escorrentía Superficial) | Wp (Potencial de Humedad) (mm) |
|---|---|---|
| Llanuras árticas-subárticas y bosques subárticos (Canadá) | 0 | 889-1578 (Bajo a Medio) |
| Bosques de coníferas de montaña (África) y prados de montaña, estepas y sabanas (América del Sur) | 0.02-0.06 (Bajo) | 1789-2164 (Medio) |
| Sabanas (África y América del Sur) | 0.18-0.22 (Medio) | 2627-2944 (Medio, bordeando Alto) |
| Bosques y matorrales esclerófilos perennes (África) y bosques siempre verdes húmedos en las montañas (América del Sur) | 0.23-0.31 (Medio a Alto) | 1326-1517 (Medio) |
| Bosques húmedos perennifolios (África) | 0.54 (Muy Alto) | 1970 (Medio) |
Se ha observado que los bosques húmedos del sureste de América del Norte tienen λu = 0 y un Vp muy alto (6110 mm), lo que produce una respuesta de flujo base inmediata, en relación con la cantidad de humedad.
La Tabla 3 muestra una comparación de los coeficientes de flujo base y de escorrentía reportados por L'vovich (1979) y predichos por el modelo conceptual desarrollado aquí. Se ve que el modelo conceptual es razonablemente predictivo para una amplia gama de condiciones climáticas.
Importancia de la Metodología en Cuencas Hidrográficas
Se formula un modelo conceptual del balance hídrico de una cuenca. El modelo se basa en la separación secuencial de la precipitación anual en escorrentía superficial y humedad, y la humedad en flujo base y vaporización. La separación se basa en una relación proporcional que vincula las tres variables involucradas en cada paso. Dado un conjunto de parámetros del modelo, el modelo puede separar la precipitación anual en sus tres componentes principales: escorrentía superficial, flujo base y vaporización. Además, los coeficientes de caudal base y escorrentía se caracterizan en función del clima. El modelo se puede utilizar para estimar el rendimiento anual de agua en todo el espectro climático.
Se presenta una metodología para obtener las componentes del balance hídrico en cuencas hidrográficas superficiales, donde la elección y aplicación de los algoritmos para determinar los volúmenes de agua que no cuentan con aforos dependen del tipo de información estadística y geográfica disponible. Muchos de los datos requeridos para este propósito se encuentran recopilados por el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI), el resto está diseminado en diferentes formatos de las instancias operadoras y de gestión de los recursos hídricos. Esta metodología se aplicó en la cuenca del Valle de México y los resultados obtenidos fueron similares a los reportados por la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA).
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