Меню Рубрики

Коэффициент потери веса в жидкости

Расчет произведен в соответствии с методикой, представленной в литературе [9], [10] и [13].

При выборе оптимального режима работы насоса исходят из условия получения минимальных напряжений в штангах, а, следовательно, и минимальной нагрузки на головку балансира с последующей проверкой коэффициента запаса прочности.

Из расчетов, выполненных выше, для эксплуатации совместно с СК8-3,5-4000, мы выбрали вставной насос НВ1Б57-35-12. Следовательно, для диаметра плунжера насоса = 57 мм, при рекомендованной глубине спуска L=1230 м (и рассчитанной L=1208,5 м), выберем из таблицы 2.2 [9] колонну насосных штанг с диаметрами =25 мм и =22 мм и соответствующими длинами ступеней: =483,4 мм и =725,1 мм.

4.2.1. Определим вес столба жидкости без учета динамического уровня жидкости , Н:

где — площадь поперечного сечения плунжера насоса, м 2 (7);

— плотность дегазированной нефти, кг/м 3 ;

— ускорение свободного падения, м/с 2 .

Подставляем исходные данные в (6) и (7):

4.2.2. Определим вес колонны штанг в воздухе , Н:

где и — масса одного метра штанг каждой ступени, кг; по таблице 2.5 [9] и .

и — длина каждой ступени, м.

4.2.3. Определим вес штанг в жидкости , Н:

где — коэффициент потери веса штанг в жидкости:

— плотность материала штанг, кг/м 3 ;

— плотность дегазированной нефти, кг/м 3 .

Подставим исходные данные в (9) и (10):

4.2.4. Определим среднюю площадь штанг , мм2:

где и — площадь поперечного сечения штанг каждой ступени, мм 2 ;

и — длина соответствующих ступеней, в процентных долях.

4.2.5. Определим средний диаметр штанг , мм:

Среднюю площадь штанг мы определили, так что по формуле (12):

4.2.6. Определим коэффициент, учитывающий соотношение диаметров штанг и труб :

где — площадь проходного сечения НКТ, мм 2 :

— внутренний диаметр НКТ, мм:

Так как мы крепим насос к НКТ с условным диаметром d = 89 мм, по таблице 1.1 [9] определим, что его толщина стенки равна S=6,5 мм.

Подставив известные значения в формулы (13) — (15) получим, что:

4.2.7. Определим удлинение колонны штанг от.

источник

Материалы для учебы и работы

1. Вычисляем критерий Коши:

где n — число качаний балансира в минуту;

L — глубина спуска насоса, м;

а — скорость звука в колонне штанг, м/с — для одноступенчатой колонны, а = 4600 м/с;

2. Максимальная нагрузка, действующая на головку балансира:

где Рж — вес столба жидкости над плунжером;

в — коэффициент потери веса штанг в жидкости;

S — длина хода полированного штока, м;

n — число качаний балансира в минуту;

— коэффициент, учитывающий вибрацию штанг;

3. Коэффициент потери веса штанг в жидкости:

где сшт = 7850 кг/ м 3 — плотность штанг;

сж = 875 кг/м 3 — плотность нефти;

4. Коэффициент, учитывающий вибрацию штанг:

5. Вес колонны штанг в жидкости:

где q = 2,35 кг — масса 1 м штанг d = 19 мм;

g = ускорение свободного падения;

где Fпл — площадь сечения плунжера;

7. Минимальная нагрузка на головку балансира:

Рmin = 20745*= 17923.6 Н 17 кН

Определяем максимальное напряжение цикла:

где fшт — плошадь поперечного сечения штанг dшт = 19 мм

ѓшт = = 2,8*10 -4 м 2

Минимальное напряжение цикла:

10. Амплитудное напряжение цикла:

11. Среднее напряжение цикла:

12. Приведенное напряжение цикла:

Полученное значение приведенного напряжения удовлетворяет требованиям используемой колонны штанг диаметром d = 19 мм с приведенным напряжением пр= 90 МПа, из условия прпр.

С целью определения нагрузок, возникающих в точке подвеса штанг, произведём расчет на прочность комбинированной колонны из стальных и стеклопластиковых штанг. Расчет будем вести согласно “Методики расчета колонны штанг из композиционного материала для ШСНУ”, разработанной ВНИИнефтемаш 24.07.1994.

Исходные данные для расчета:

Глубина подвески насоса Ннас = 1200м

Длина хода сальникового штока = 0,9 м

Число качаний балансира п = 5мин -1

Средняя масса 1м колонны СПНШ тспнш = 1,05 кг

Средняя масса 1м колонны стальных штанг тст = 2,35 кг

Диаметр плунжера Дпл = 32 мм

Внутренний диаметр НКТ Двн = 62 мм

Плотность жидкости ж = 1090 кг/м 3

1. Для вычисления максимальной нагрузки в точке подвеса штанг Ртах воспользуемся формулой Слоннеджера

где: Ршт — вес колонны штанг, Н

Рж — вес столба жидкости, Н

— длина хода сальникового штока, м

2. Вычислим вес колонны штанг Ршт

3. Найдем вес столба жидкости Рж

где : пл= /4*Дпл 2 =/4*(32*10 -3 ) 2 =8,01*10 -4 м 2

Рж=8,01*10 -4 *1200*1090 *9,81=10314,5 Н

Ртах=(20012,4 + 10314,5)*(1 + 0,9 *5/137)=31323 Н

4. Минимальное усилие в точке подвеса штанг при ходе вниз

где: Ршт 1 — вес колонны штанг в жидкости

здесь: 1 спнш — вес 1м СПНШ в жидкости

1 ст — вес 1м стальных штанг в жидкости

Ршт 1 =1200*9,81*(*0,71+ *2,09)=16480,8 Н

5. Для определения напряжений, действующих в точке подвеса штанг, воспользуемся следующими формулами:

шт=/4*шт 2 = 0,785*(19*10 -3 ) 2 = 2,84*10 -4 м 2 (5, стр. 195) (3.24)

тах= Ртах/ шт = 31323/2,44*10 -4 =110,3 мПа (5, стр. 195) (3.25)

т1п= Рт1п/ шт = 15939,5/2,84*10 -4 =56,1 мПа (5, стр. 195) 3.26)

пр= = = 54,7 Мпа (5, стр. 195) (3.28)

Как видно из вычислений, приведенное напряжение, действующее в точке подвеса штанг равно 54,7 МПа.

Так как по предельно допустимым приведенным напряжениям для стеклопластика у нас нет значений, то воспользуемся минимальным значением предельно допускаемых приведенных напряжений для стали марки 40. В пользу стеклопластиковых штанг говорит также, что разрушающее напряжение при растяжении у них больше, чем у стальных: 760 МПа у стеклопластика и 610 МПа у стали.

пр=70мПа- приведенное напряжение для стали

Полученное пр=54,7 мПа свидетельствует о возможности использовать в качестве материала для штанг стеклопластик.

Для приведения эксперимента было подобранно 9 скважин. Для определения эффективности использования стеклопластиковых штанг скважины были оборудованы счетчиками активной и реактивной электрической мощности.

Ниже в таблице № 14 приведены результаты расчетов.

источник

Определить допустимую глубину спуска насосных труб при глубинно-насосной эксплуатации (для случая поднятия трубного насоса при заклиненном плунжере).

Вариант Диаметр НКТ (dу), мм Группа стали Диаме-тр штанг, мм Плотно-сть нефти, кг/ м 3 Плотность воды, кг/ м 3 Обводнен-ность продукции, %
D
D
D
K
K
K
E
E
E
L
L
L
D
D
D

Принять: НКТ с высаженными наружу концами; колонна штанг одноступенчатая.

Дополнительные данные: значения предела текучести для равнопрочных труб приведены в таблице 8.3. Вес 1м штанг:

Диаметр штанг, мм Вес 1м штанг, Н
16,7
23,5
31,4
41,0

9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА КОЛОННЫ ШТАНГ

Для привода плунжера скважинного насоса используют штанги длиной 8м диаметрами 16, 19, 22 и 25 мм. Штанги имеют резьбу и участок с квадратным сечением для захвата специальными ключами при свинчивании и развинчивании. Соединяют штанги специальными муфтами (рис. 9.1). При сборке ступенчатой колонны штанг применяют переводные муфты, позволяющие соединить штанги диаметром 16 и 19, 19 и 22, 22 и 25 мм. Штангам приходится работать при знакопеременных нагрузках, при значительных силах трения, вибрации; они несут нагрузку от веса столба жидкости и нагрузку от собственного веса. В зависимости от условий эксплуатации применяют штанги с различными прочностными характеристиками. Для изготовления используют стали марки 40 или легированные хромом, никелем, молибденом с термообработкой и последующим поверхностным упрочнением токами высокой частоты.

Рис. 9.1. Насосная штанга и соединительная муфта: 1 — насосная штанга; 2 — соединительная муфта; L — длина штанги; Lм — длина муфты; d — диаметр штанги; D — диаметр муфты.

Вес колонны штанг в воздухе рассчитывают по формуле:

где q — вес одного метра штанг в воздухе, Н; Н — длина колонны штанг, м.

Вес колонны штанг в жидкости:

где Карх — коэффициент, учитывающий потерю веса штанг, помещенных в жидкость:

где rШТ — плотность материала штанг, кг/м 3 ; rЖ — плотность жидкости, кг/м 3 и определяется по формуле (5.3).

Содержание воды в продукции может быть определено по формуле:

где Qн , Qв — дебит скважины по нефти и воде соответственно, м 3 /сут.

Определить вес колонны штанг в жидкости для заданных условий.

Вариант Дебит нефти, м 3 /сут Дебит воды, м 3 /сут Диаметр штанг, мм Плотность нефти, кг/м 3 Плотность воды, кг/м 3 Длина штанг, м

Плотность материала штанг принять равной 7850 кг/м 3 .

10. РАСЧЕТ ПРОСТОГО ТРУБОПРОВОДА ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТИ

При проектировании промысловых трубопроводов важной задачей является оценка потерь давления или напора на преодоление гидравлических сопротивлений, возникающих при движении жидкостей и газов.

Рассмотрим структурный элемент схемы сбора продукции скважин на примере НГДУ «Туймазанефть» (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Структурный элемент схемы сбора продукции скважин НГДУ «Туймазанефть»: 1 — скважина; 2 — выкидная линия; 3 — сборный коллектор; ГЗУ — групповая замерная установка; УПС — установка предварительного сброса воды; УКПН — установка комплексной подготовки нефти; КС — компрессорная станция.

Потери давления (напора) на трение определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

где Dр — перепад давления, обусловленный трением, Па; h — потеря напора на трение, м; L , D – соответственно, длина и внутренний диаметр трубопровода, м; r — плотность жидкости, кг/м 3 ; v — средняя скорость жидкости в трубопроводе, м/с; g — ускорение свободного падения, м/с 2 ; l — коэффициент гидравлического сопротивления.

Скорость потока определяется по формуле:

где Q — объемный расход жидкости, м 3 /с.

Коэффициент гидравлического сопротивления l рассчитывается по формулам (6.5) — (6.6) в зависимости от числа Рейнольдса.

При известной скорости потока параметр Рейнольдса рассчитывается по формуле

где n — кинематическая вязкость жидкости, м 2 /с.

В рельефном трубопроводе перепад давления (или потери напора) определяется с учетом разности геодезических отметок Dz:

а потери напора – по формуле:

где Dz определяется разностью конечной zК и начальной zН отметок трубопровода.

Кроме гидравлических потерь на трение могут быть потери напора в результате изменения направления, сужения или расширения потока (задвижки, краны, клапаны, колена, повороты и др.), которые называют потерями на местные сопротивления. При большой длине трубопровода роль местных сопротивлений обычно невелика и ими в расчетах пренебрегают.

При гидравлических расчетах трубопроводов небольшой длины (до 1 км) потерю напора на местные сопротивления учитывают по формуле:

где x — коэффициент местного сопротивления, зависящий от Re, формы местного сопротивления и шероховатости, а для запорных устройств — от степени их открытия.

Приближенные значения коэффициентов некоторых местных сопротивлений (x) приведены ниже:

Местное сопротивление Коэффициент местного сопротивления
Задвижка при полном открытии 0,15
Колено 90° 0,20
Диафрагма 1,00
Внезапное расширение трубопровода 1,00

Полный перепад давления с учетом местных сопротивлений и рельефа местности определяется по формуле

источник

Исходные данные используют из задания на практическую работу № 13.

Исходные формулы по определению максимальных и минимальных нагрузок в точке подвеса штанг

Вес жидкости подсчитан в предыдущей работе

= 11167 Н

Вес двухступенчатой колонны штанг с учетом потери веса в жидкости

,

где q (кг/м) — масса одного метра штанг в воздухе имеет следующие значения:

тип штанги ШН16 ШН19 ШН22 ШН25
кг/м 2,07 2,89 3,71 5,17

Средний диаметр колонны штанг:

Максимальное значение напряжений в колонне штанг:

Минимальное значение напряжений в колонне штанг:

Амплитудное значение напряжений:

Приведенное значение напряжений в колонне штанг:

Исходя из полученных приведенных напряжений по таблице выбирается материал штанг 30ХМА, подвергнутых нормализации, высокому отпуску и упрочению нагревом ТВЧ, имеющие допускаемые значения приведенных напряжений [ ]= 90 МПа, при условии работы в коррозионной среде.

Таблица значений приведенных напряжений

Марка стали Вид термообработки sВ, МПа sТ, МПа sпр, МПа Условия эксплуатации
Сталь 40 Нормализация Некоррозионные
Нормализация и упр. ТВЧ
20Н2М Нормализация Коррозионные
Нормализация и упр. ТВЧ Некорозионные
30ХМА Нормализация Некоррозионные
Выс. отпуск упр. ТВЧ Коррозионные
15НЗМА Нормализация упр. ТВЧ Некоррозионные
Коррозионные
15Х2НМ Закалка выс. отпуск Некоррозионные
Коррозионные

Контрольные вопросы:

1. Из каких составляющих складывается нагрузка на балансир станка-качалки?

2. Как изменится нагрузка в точке подвеса штанг в течении двойного хода?

3. Как определить статическую нагрузку от веса ступенчатой колонны штанг?

4. Каков основной принцип определения динамических нагрузок?

5. Как подсчитывается амплитудное значение напряжений в колонне штанг?

6. Почему в нижней части колонны насосных штанг могут возникнуть сжимающие напряжения?

7. Почему материал для колонны насосных штанг определяют по приведенным напряжениям?

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10979 — | 7437 — или читать все.

195.133.146.119 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

источник

Любой расчет гидравлических систем выполняется на определенной основе, в этой статье мы рассмотрим методы, и формулы на которых базируются расчеты гидравлических систем. Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода.

Всем известно, что при движении жидкости по трубопроводу возникают постери напора на трение. В случае, когда движении жидкости в трубах равномерное, то потери давления на трение как при ламинарном, так и при турбулентном режимах движения можно рассчитать по формуле Дарси–Вейсбаха:

  • l – коэффициент гидравлического трения;
  • l –длина трубопровода;
  • d – диаметр трубопровода;
  • r – плотность жидкости;
  • V – средняя скорость течения жидкости.

Коэффициент гидравлического трения будет зависеть от режима движения жидкости, значения критерия Рейнольдса:

А так же коэффициент гидравлического трения будет зависеть от состояния стенок трубы, которое характеризуется относительной шероховатостью:

  • Dэ – эквивалентная равномерно-зернистая шероховатость (то есть такая высота неровностей, которые образовани песчинками одинакового размера, которая при расчете дает одинаковое с действительной шероховатостью значение коэффициента гидравлического трения).

При ламинарном режиме течения жидкости коэффициент гидравлического трения можно рассчитать по формуле:

При турбулентном режиме течения жижкости весь диапазон значений чисел Рейнольдса, в зависимости от относительной шероховатости, необходимо разделить на области, каждой из которых будет соответствовать своя формула для расчета коэффициента гидравлического трения:

область гидравлически гладких труб 2300 ≤ Re ≤ 10 √D:

1. λ = 0.3164/Re 0.25 – формула Блазиуса;

2. 10/D̅ ≤ Re ≤ 500√D – переходная область;

3. λ = 0.11 · (D̅ + 68/Re) 0.25 – формула А.Д. Альтшуля;

4. Re > 500√D – квадратичная область;

5. λ = 0.11 · D -0.25 – формула Б.Л. Шифринсона.

Если жидкость будет протекать по трубам, форма поперечного сечения которых не будет круглой, то в приведенных выше формулах будет использоваться вместо d эквивалентный диаметр:

Коэффициент гидравлического трения при ламинарном течении в трубах различной формы можно рассчитать по формуле

Сифон — это соединяющий два резервуара трубопровод, часть которого находится выше уровня жидкости в напорном резервуаре. Допустимое возвышение верхней точки сифона вычисляют по формуле

Минимально допустимое давление в верхней точке сифона должно быть выше давления насыщения при данной температуре.

Пропускная способность трубопроводов в период эксплуатации снижается. Вследствие коррозии и образования отложений в трубах шероховатость их увеличивается, что в первом приближении можно оценить по формуле:

  • где Dо – абсолютная шероховатость новых труб, мм;
  • Dt – абсолютная шероховатость через t лет эксплуатации, мм;
  • a – коэффициент, характеризующий быстроту возрастания шероховатости, мм/год.

Местные сопротивления, к которым относится арматура, фасонные части трубопроводов и прочее оборудование, могут вызывать изменения величины и (или) направления скорости движения жидкости на определенных участках трубопровода, что неизбежно приводит к потерям давления в этих трубах. Потери давления определяют по формуле Вейсбаха:

Значения коэффициентов местных сопротивлений V зависят от конфигурации местного сопротивления и режима течения жидкости перед ним.

При резком сужении трубопровода (резком изменении площади проходного сечения от S1 до S2) коэффициент местного сопротивления рассчитывается по формуле:

Коэффициент местного сопротивления диафрагмы, которая располагается внутри трубы постоянного сечения (отнесенный к сечению трубопровода):

При движении жидкости с малыми числами Рейнольдса коэффициенты местных сопротивлений ориентировочно определяют по формуле А.Д. Альтшуля:

  • где ζL – значение коэффициента местного сопротивления в квадратичной области; Re – число Рейнольдса, отнесенное к нестесненному сечению трубопровода.

В случаях, когда расстояние между отдельными местными сопротивлениями довольно велико для того, чтобы искажение эпюры скоростей, вызванное одним из них, не сказывалось на следующем, потери давления во всех местных сопротивлениях суммируются. Для этого необходимо, чтобы местные сопротивления отстояли друг от друга на расстояние, превышающее lвл, определяемое по формулам:

источник

Как быстро можно похудеть и на сколько? Какая скорость похудения — нормальная? Чего ожидать от диеты? Эти вопросы интересуют худеющих в первую очередь. Но представления у людей о скорости, с которой горит жир, не совсем реалистичные — особенно на фоне диет в стиле “-10 за неделю”. Нам обещают, что это реально, если немного помучаться и поголодать. И на все, что ниже этой цифры, мы уже не согласны.

Эта статья — для тех, кто расстроен похудением «всего» на на 500 грамм в неделю; для тех, кто считает, что он делает что-то неправильно, а его обмен веществ слишком низкий, чтобы худеть быстро.

Прежде чем говорить о скорости похудения, важно научиться различать потерю веса и потерю жира.

Вес тела — это не только жир, даже у самого толстого человека с клиническим ожирением. Это органы, кости, мышцы, вода, гликоген и даже содержимое кишечника. Потеря веса не уточняет, что именно уходит.

Читайте также:  10 вещей которые вы не знали при потере веса

Может быть, мышцы. Может быть гликоген и вода, которую он удерживает. Может быть, отеки. Любой, кто встречался с пищевым отравлением, знает, как быстро похудеть на 3-5 кг. Но вес возвращается, как только человек возвращается к обычной жизни. Таким образом, в се перечисленное попадает под «потерю лишнего веса». Но когда люди думают о похудении, они хотят избавиться именно от жира.

Когда речь идет о фигуре, главная цель — терять как можно больше жира и сохранять как можно больше мышц. Весь остальной балласт — вода, гликоген и еда внутри ЖКТ — вещи приходящие и уходящие.

Так, к концу цикла женщины страдает от отеков, прибавляющих до 3 килограммов. От количества углеводов в еде зависит количество гликогена и удерживаемой им воды.

Особенно ощутимы перепады веса, когда человек переходит с безуглеводки на обычное питание. Или наоборот — убирает углеводы и первую неделю радуется большому «отвесу».

Взвешивание — только один из способов контролировать похудение, и он не показывает всей картины. Соотношение жира и мышц в теле называется композицией тела. Именно это определяет, как мы выглядим.

Много жира и мало мышц — это обычный толстый человек. Мало жира и мало мышц — это фигура скинни-фэт. Много жира и много мышц — массивная коренастая фигура. Мало жира и много мышц — то, о чем все мечтают, красивое спортивное тело. Поэтому следить важно не только за стрелкой на весах, но и за соотношением жира и мышц. Это даст понять, что вы теряете.

Узнать состав тела можно разными способами — платными и бесплатными, точными и приблизительными. Среди них -биоимпедансометрия, измерение кожных складок калипером.

Лучший способ сохранять мышцы во время похудения — есть достаточно белка, заниматься силовыми тренировками и поддерживать (или даже увеличивать) рабочие веса. Если рабочие веса постепенно снижаются, это может быть сигналом, что мышц становится меньше. Вот почему важно вести дневник тренировок — он позволяет видеть прогресс, рост весов или их падение из недели в неделю.

Нормой считается потеря 0.5-1.0% от веса тела за неделю. Это хороший показатель, который гарантирует, что уходит именно жир (1). Если ваш вес 70 кг, то стоит рассчитывать на потерю 350-700 грамм в неделю. Более стройные люди теряют меньше — по нижней границе и даже еще меньше. Люди с большим лишним весом, ожирением теряют больше — до 2 кг. Это выглядит просто жалким в сравнении с диетой “-10 за неделю”, но это реальность.

Даже если мы сядем на голодную безуглеводную диету — огуречную, кефирную, сельдереевую — жира все равно уйдет примерно то же количество. Все остальные «отвесы» — вода, гликоген, отеки и содержимое кишечника. Как только организм избавляется от “нежирового” балласта, потеря веса замедляется до тех же 0,5-1 кг в неделю.

Есть и более точные цифры здоровой потери жира в месяц (а не веса за счет мышц и воды):

  • Люди с ожирением (от 30-35% жира в теле): 4-6% от массы тела или 3.6-9 кг
  • Обычный вес (23-27% жира в теле): 2-3% от массы тела или 2-2.8 кг.
  • Стройные люди (17-22% жира): 1-2% от массы тела или 0.8-2 кг.
  • Сухие (12-16% жира): 0.5-1% от массы тела или 0.4-0.8 кг.
  • Ожирение: 0.9-1.4 кг
  • Средний вес: 0.5-0.7 кг
  • Стройные люди: 0.2-0.5 кг
  • Сухие люди: 0.1-0.2 кг

Еще нужно помнить, что потеря жира — процесс не линейный. Иногда вес стоит, иногда он может пойти вверх, а однажды круто идет вниз. Смотрите на общую тенденцию. Не стоит ждать, что жир будет плавиться на глазах, как воск. Это требует времени. Чем больше у вас лишнего веса, тем быстрее он уходит. Чем стройнее человек становится, тем медленнее он худеет.

источник

Автор: Дарья Русакова , к.м.н., научный сотрудник клиники ФГБНУ «НИИ питания», научный консультант клиники «Питание и здоровье»

Набирая лишние килограммы, мы почти никогда не задумываемся, с какой скоростью это происходит. А вот похудеть все хотят быстро, желательно за неделю, и совсем неважно,каков исходный вес. Реально ли это? Давайте разбираться.

На самом деле скорость сжигания жира не может быть намного выше его синтеза. Сама по себе жировая масса тоже требует энергии и повышает аппетит.

К тому же, если Вы предпринимаете попытку снизить вес впервые, то более быстро достигните желаемого результата. А если попыток уже было много и Вы не удерживали вес в нормальных пределах длительное время, то и худеть будет гораздо сложнее.

Если создать дефицит около 500 ккал в день, то скорость снижения веса в среднем будет 500-1000 г в неделю. Это считается нормальной скоростью сжигания жировых запасов. Если скорость снижения веса более интенсивна, то вместе с жиром уходят и мышцы, и вода, а это не всегда полезно.

В первый месяц обычно снижение веса наиболее интенсивно. За первый месяц безопасно для организма можно потерятьот 7 до 15% от исходной массы тела. В последующие месяцы скорость снижения веса снижается.

При этом измерять скорость похудения правильнее не в кг/неделю, а в % потери веса от исходного/неделю.

Если человек весит 100 кг, то при снижении веса на 10% мы имеем редукцию массы тела в 10 кг. А если исходный вес 60 кг, то 10% — это 6 кг. Разница очевидна.

Не стоит сравнивать свои результаты с подругой или мужем. Скорость снижения веса у всех индивидуальна и зависит не только, от пола и возраста, но и от особенностей обмена веществ.

Быстрая потеря веса не дает возможности организму адаптироваться к изменившимся условиям. Активный распад жировой и мышечной ткани приводит не только к снижению уровня метаболизма, но и негативно влияет на функцию печени и почек.

Резкая потеря жидкости снижает тургор кожных покровов, приводя к дряблости. Жидкость «тянет» за собой и электролиты, поэтому могут появится судороги в икроножных мышца и проблемы с сердцем!

Вес может «стоять на месте» по нескольким причинам:

  1. Вы потребляете меньше, чем тратите.
  2. Вы потребляете ниже уровня основного обмена или голодаете.
  3. Вы уже много потеряли в весе и вошли в период «плато» .

Если потеря веса произошла преимущественно за счет потери мышечной массы и жидкости, то эффект от диеты будет нестойким.

Ограничение в рационе поваренной соли также способствует потере веса, но не за счет жира, а за счет лишней воды. Таким образом, при возврате к соленой пище потерянные килограммы также быстро вернутся, как и ушли.

Если диета была слишком малокалорийной, то после возвращения к привычному рациону питания процесс накопления жира будет еще выше, чем до похудения.

  • Для начала необходимо определить свою норму потребления калорий, то есть то, сколько минимально необходимо организму для нормальной жизнедеятельности.Это легко сделать, рассчитав свой обмен веществ по формуле или измерив его при помощи непрямой калориметрии.
  • Самое простое – сократить количество потребляемых калорий до уровня основного обмена, но не ниже. Не стоит пытаться полностью исключить из рациона жиры и углеводы.
  • При сокращении калорийности рациона необходимо правильно распределить приемы пищи. На завтрак обязательно нужно есть белок – это повысит обмен веществ, а значит поможет эффективнее снизить массу тела. Оптимальным сочетанием продуктов в блюдах является:белок + пищевые волокна. Такое сочетание позволяет пролонгировать чувство насыщения и получить удовольствие от приема пищи.
  • овощной салат + лосось или филе птицы
  • протеиновый коктейль с фруктами
  • протеиновый батончик, обогащенный клетчаткой
  • Ограничение в рационе cахара и соленых блюд заметно снижает тягу к еде. Как ни банально звучит, но пресный или непривычный вкус продуктов и блюд автоматически ограничивает порции. Это очень важно в начале пути снижения веса.
  • Отдавайте предпочтение продуктам и блюдам с низким гликемическим индексом, так как от уровня инсулина зависит скорость накопления жировых запасов. Чем выше гликемический индекс продукта, тем выше чувство голода и скорость синтеза жиров.
  • Когда Вы худеете, нужно исключить только сахара и крахмал, остальные углеводы (с нормальным и низким гликемическим индексом) употреблять можно и нужно.
  • Рекомендуемые овощи: огурцы, сельдерей, шпинат, цветная и брюссельская капуста, брокколи, редис.
  • Овощи, которые следует избегать: морковь, свекла, картофель, кукуруза.
  • Если Вы испытываете непреодолимую тягу к сладкому и шоколаду, если жизнь без десерта не мила, то можно воспользоваться сладкими, но без сахара продуктами Racionika Dessert
  • В исследованиях доказано, что потребление 1-1,5 г белка на кг массы тела способствует более легкому снижению веса, так как белок снижает аппетит и удовлетворяет чувство голода.
  • Физические упражнения не обязательны, но желательны в борьбе с лишним весом и поддержания мышц в тонусе. А главное, они способны сделать обмен веществ более интенсивным, а значит и расширить калорийность вашего рациона.

Организуйте свой рацион и физическую активность правильно, тогда худеть будет легко и приятно!

источник

Любой расчет гидравлических систем выполняется на определенной основе, в этой статье мы рассмотрим методы, и формулы на которых базируются расчеты гидравлических систем. Для гидравлического расчета трубопровода вы можете воспользоваться калькулятором гидравлического расчета трубопровода.

Всем известно, что при движении жидкости по трубопроводу возникают постери напора на трение. В случае, когда движении жидкости в трубах равномерное, то потери давления на трение как при ламинарном, так и при турбулентном режимах движения можно рассчитать по формуле Дарси–Вейсбаха:

  • l – коэффициент гидравлического трения;
  • l –длина трубопровода;
  • d – диаметр трубопровода;
  • r – плотность жидкости;
  • V – средняя скорость течения жидкости.

Коэффициент гидравлического трения будет зависеть от режима движения жидкости, значения критерия Рейнольдса:

А так же коэффициент гидравлического трения будет зависеть от состояния стенок трубы, которое характеризуется относительной шероховатостью:

  • Dэ – эквивалентная равномерно-зернистая шероховатость (то есть такая высота неровностей, которые образовани песчинками одинакового размера, которая при расчете дает одинаковое с действительной шероховатостью значение коэффициента гидравлического трения).

При ламинарном режиме течения жидкости коэффициент гидравлического трения можно рассчитать по формуле:

При турбулентном режиме течения жижкости весь диапазон значений чисел Рейнольдса, в зависимости от относительной шероховатости, необходимо разделить на области, каждой из которых будет соответствовать своя формула для расчета коэффициента гидравлического трения:

область гидравлически гладких труб 2300 ≤ Re ≤ 10 √D:

1. λ = 0.3164/Re 0.25 – формула Блазиуса;

2. 10/D̅ ≤ Re ≤ 500√D – переходная область;

3. λ = 0.11 · (D̅ + 68/Re) 0.25 – формула А.Д. Альтшуля;

4. Re > 500√D – квадратичная область;

5. λ = 0.11 · D -0.25 – формула Б.Л. Шифринсона.

Если жидкость будет протекать по трубам, форма поперечного сечения которых не будет круглой, то в приведенных выше формулах будет использоваться вместо d эквивалентный диаметр:

Коэффициент гидравлического трения при ламинарном течении в трубах различной формы можно рассчитать по формуле

Сифон — это соединяющий два резервуара трубопровод, часть которого находится выше уровня жидкости в напорном резервуаре. Допустимое возвышение верхней точки сифона вычисляют по формуле

Минимально допустимое давление в верхней точке сифона должно быть выше давления насыщения при данной температуре.

Пропускная способность трубопроводов в период эксплуатации снижается. Вследствие коррозии и образования отложений в трубах шероховатость их увеличивается, что в первом приближении можно оценить по формуле:

  • где Dо – абсолютная шероховатость новых труб, мм;
  • Dt – абсолютная шероховатость через t лет эксплуатации, мм;
  • a – коэффициент, характеризующий быстроту возрастания шероховатости, мм/год.

Местные сопротивления, к которым относится арматура, фасонные части трубопроводов и прочее оборудование, могут вызывать изменения величины и (или) направления скорости движения жидкости на определенных участках трубопровода, что неизбежно приводит к потерям давления в этих трубах. Потери давления определяют по формуле Вейсбаха:

Значения коэффициентов местных сопротивлений V зависят от конфигурации местного сопротивления и режима течения жидкости перед ним.

При резком сужении трубопровода (резком изменении площади проходного сечения от S1 до S2) коэффициент местного сопротивления рассчитывается по формуле:

Коэффициент местного сопротивления диафрагмы, которая располагается внутри трубы постоянного сечения (отнесенный к сечению трубопровода):

При движении жидкости с малыми числами Рейнольдса коэффициенты местных сопротивлений ориентировочно определяют по формуле А.Д. Альтшуля:

  • где ζL – значение коэффициента местного сопротивления в квадратичной области; Re – число Рейнольдса, отнесенное к нестесненному сечению трубопровода.

В случаях, когда расстояние между отдельными местными сопротивлениями довольно велико для того, чтобы искажение эпюры скоростей, вызванное одним из них, не сказывалось на следующем, потери давления во всех местных сопротивлениях суммируются. Для этого необходимо, чтобы местные сопротивления отстояли друг от друга на расстояние, превышающее lвл, определяемое по формулам:

источник

The Quantification of Body Fluid Allostasis During Exercise
Nicholas Tam, Timothy D. Noakes

Источник: link.springer.com
Перевод эксперта FPA С. Струкова

Острые и хронические заболевания, гиподинамия, несовершенная адаптация могут приводить к изменениям гомеостаза, формированию иного состояния динамического равновесия внутренней среды организма, получившего название «аллостаз» (что означает достижение стабильности через изменение). Аллостаз — иное состояние организма, которое формируется при многократном перманентном воздействии стрессовых факторов. Через аллостазис метаболизм, нервная, сердечно-сосудистая, иммунная системы защищают организм, отвечая на стрессорные воздействия. Ценой этого приспособления становится аллостатическая нагрузка, возникающая в результате постоянной или повторяющейся активации выделения гормонов стресса (медиаторов аллостаза).

Рецепт оптимального потребления жидкости при выполнении упражнений – довольно спорный вопрос в спортивной науке, по крайней мере, за последние десять лет. Лишь относительно недавно рекомендации эволюционировали от общих предписаний до более индивидуализированных. В настоящее время Американский колледж спортивной медицины рекомендует потреблять достаточное количество жидкости для предотвращения уменьшения массы тела (МТ) более чем на 2% от исходной, чтобы избежать медицинских проблем, связанных с тренировкой. Исторически, изменения МТ использовали как суррогат потерь жидкости во время выполнения упражнений. Необходимо научиться точно определять перераспределение жидкости в организме, чтобы обеспечить физиологически обоснованные рекомендации потребления. Измерение содержания воды в организме при помощи D2O – наиболее точный способ измерения содержания жидкости в теле; другие методы, включая биоэлектрический импеданс, менее точные. Таким образом, в обзоре предпринимается попытка передать современное представление об аллостазе жидкости при выполнении упражнений, когда потребление происходит в соответствии с жаждой ( ad libitum ). В обзоре рассматриваются основания для потребления жидкости на основе оценки МТ, понятия «произвольного» и «непроизвольного» обезвоживания, а также основные источники получения и потери жидкости во время тренировки.

Учитывая такие осложнения, как тепловой удар при выполнении упражнений, все, кто соревнуются в сверхвыносливости, должны заботиться о потреблении жидкости. Спортсменам рекомендуют избегать уменьшения массы тела (МТ) при выполнении упражнений, так как подобная «дегидратация» воспринимается как негативно влияющая на работоспособность и даже как повышающая вероятность появления заболеваний, связанных с жарой (1, 2).

В 1996 году Американский колледж спортивной медицины (ACSM) опубликовал свою позицию по вопросу, предоставив рекомендации по упражнениям и возмещениям потерь жидкости (3). Согласно этим рекомендациям, спортсмены должны потреблять жидкости в соответствии с потерями МТ во время занятий (3). Обсуждая рекомендации Beltrami et al (4) отметили, что после появления позиции ACSM, начал распространяться совет для спортсменов: возместить всю потерю жидкости, произошедшую при потоотделении (то есть, МТ), или принять максимально переносимое количество жидкости». Тем не менее, этот совет противоречит установленному физиологическому принципу, что осмолярность плазмы (ОП) является защищённой переменной, которая регулируется чувством жажды (4).

С момента вступления рекомендации в силу существенно возросло количество случаев гипонатремии, связанной с упражнениями (EAH), и даже смертей, вызванных гипонатремической энцефалопатией, связанной с упражнениями (EAHE) (5). Рост обеспокоенности и отсутствие единого мнения относительно причины (причин) привело к формулированию 1 Международного согласованного заявления по EAH относительно этиологии и факторов риска ЕАН (6). ЕАН часто описывают как опасное для жизни состояние, которое можно предотвратить. В основе этиологии сейчас принята дилюционная гипонатремия, связанная с Синдромом нарушения секреции антидиуретического гормона (SIADH) в результате осмотических и не осмотических стимулов (7). Консенсус привёл к пересмотру общей оценки и направил внимание будущих исследований на этиологию и контроль EAH. Впоследствии ACSM обновил рекомендации по возмещению жидкости при выполнении упражнений, заменив руководство 1996 года на рекомендации, опубликованные в 2007 году. Новое руководство включило совет спортсмену пить согласно ощущению жажды ( ad libitum ), но при этом достаточно, чтобы не терять >2% массы тела при выполнении упражнений (1). Эти руководящие принципы в настоящее время аналогичны принятым Международной ассоциацией медицинских директоров марафона (IMMDA), за исключением определения «безопасного» уровня потери МТ при упражнениях среди тех, кто пьёт, руководствуясь жаждой.

Очевидно, что последние рекомендации по возмещению жидкости эволюционировали от абстрактных общих советов (3) до индивидуализированных предписаний (1), хотя для спортсменов на выносливость ещё остаются рекомендации восстанавливать жидкость, основываясь на размере уменьшения МТ (8). Эти предписания поддерживаются, так как данные, полученные в хорошо контролируемых лабораторных испытаниях, показывают, что спортсмены, потребляющие жидкость в соответствии с жаждой или ограничивающие потребление, не сохраняют МТ постоянной при упражнениях (8, 9). Это считается нецелесообразным, так как любое уменьшение МТ, как полагают, показывает нарушение механизма жажды, не позволяющее адекватно восполнять запасы воды в организме или возвращать тело в состояние нормальной гидратации. Утверждается, что в состоянии предполагаемого обезвоживания у спортсменов повышается риск тепловых заболеваний, нарушения здоровья и спортивных результатов (1, 10).

Читайте также:  1000 килокалорий в день сожжения сколько потеря веса

Общепринято, что потеря >2% МТ при любых физических упражнениях связана с понижением психической/физической работоспособности (1). Но это противоречит историческим фактам, когда спортсмены, регулярно теряют 5 – 6% МТ во время упражнений на сверхвыносливость продолжительностью 5 – 24 часа, при этом поддерживается надлежащий аллостаз жидкости и не развивается каких-либо медицинских осложнений (11, 12).

Это говорит о том, что регуляция жидкости – гораздо более сложная, чем просто оценка только на основе значительных изменений МТ при выполнении упражнений на выносливость. По-видимому, изменения МТ во время упражнений переоценивают реальные размеры аллостаза жидкости тела (13 – 15).

Определить нормальную гидратацию сложно, так как содержание воды в организме подвержено суточным колебаниям. Общее определение нормального водного баланса (гидратации) следующее (9, 10): МТ относительно стабильна (колебания ≤ 1% день) при адекватном потреблении жидкости, поддерживающим нормальный объём и концентрацию мочи. Это определение можно расширить, сделав «более физиологическим»: относительно стабильное общее содержание воды (TBW) совместно с поддержанием концентрации ионов натрия в плазме ([Na + ]) и осмолярности, несмотря на то, что эти параметры нельзя просто измерять, как МТ (10). Большинство из упомянутых переменных подходят для определения нормальной гидратации при повседневной активности, но во время упражнений на выносливость некоторые переменные могут изменяться аллостатически для поддержания внутренней среды (16).

Использование МТ, как показателя статуса гидратации во время упражнений началось с работы Adolph and Dill (17), сообщивших, что у всех людей, совершавших переход в жаркой пустыне в течение нескольких часов, произошло некоторое уменьшение массы тела после нагрузки. Предположили, что они не смогли адекватно пить. В результате этих наблюдений был введён термин «произвольная дегидратация» для описания состояния потери МТ при наличии адекватного обеспечения жидкостью (18). Этим объясняли временное снижение TBW, вызванное задержкой перед восстановлением жидкости, потерянной с потом. В результате было выдвинуто предположение, что «нормальное» ощущение жажды неспособно поддерживать аллостаз жидкости тела при выполнении упражнений (10, 19).

Позднее Greenleaf (9) использовал термин «непроизвольная дегидратация», чтобы описать нарушение механизма жажды для поддержания исходного уровня МТ (1). Лабораторный эксперимент показал, что «произвольная дегидратация» (потеря >2% МТ) связана с ухудшением результатов аэробных упражнений при умеренной температуре (1). Противоположные результаты были получены в экспериментах, изучавших соревнования на сверхвыносливость, где у спортсменов, которые показали лучшие результаты, обычно выявлялась наибольшая «дегидратация», некоторые теряли >6% МТ (13, 20, 21).

По утверждениям Hew-Butler et al (22): «предположение, что жажда не точный показатель для оценки баланса жидкости при выполнении упражнений, может представляться противоречащим эволюции нашего вида». Дело в том, что они, возможно, не приняли во внимание сложную интеграцию мозга, особенно гипоталамуса, который управляет внутренней средой организма, поддерживая осмолярность плазмы и содержание ионов натрия в плазме, механизм, который развился в ходе эволюции земных существ (16). Эти эволюционные приспособления освободили людей от постоянного поиска воды в течение дня (16).

Видимо, потери МТ связанные с жидкостью, можно было бы определить как произвольную дегидратацию, так что размер потерь воды изменяет внутреннюю среду организма, вызывая прекращение упражнений, как это происходит в более тяжёлых стадиях дегидратации (и жажды), отмечаемых Adolph (11). В то время как сильного обезвоживания следует избегать для предотвращения снижения физической работоспособности и поддержания общего здоровья. Очевидно, что немедленное возмещение потерь МТ потреблением жидкости при упражнениях будет способствовать состоянию перегрузки организма жидкостью, которое вызывает множество потенциальных проблем: желудочный дискомфорт, тошноту, снижение работоспособности и, в конечном счёте, ЕАН и ЕАНЕ (5, 23 – 26).

Опасные для жизни состояния ЕАН и ЕАНЕ возникают оттого, что некоторые исследователи не подвергают сомнению и используют МТ как абсолютный показатель статуса гидратации организма при физических упражнениях. Этот вопрос уже долгое время является спорным, особенно после признания факта, что изменения МТ сами по себе не учитывают все факторы, влияющие на аллостаз жидкости тела (20, 22, 26 — 27).

Существует множество факторов, которые способны оказывать влияние на статус гидратации организма при выполнении упражнений и будут способствовать изменениям TBW. Увеличение TBW происходит: от приёма пищи, потребления жидкости, формирования воды в обменных процессах (вода как производное утилизации субстратов). Высвобождается связанная с гликогеном вода (вода связывается при образовании запасов гликогена в мышцах и печени и высвобождается при гликогенолизе). Потери TBW происходят через дыхание, выделение кожей, через кишечник и выделение воды почками (1, 10, 14, 28 – 34). Все факторы необходимо рассматривать, если происходят изменения TBW во время тренировки, и правильно интерпретировать.

ДИНАМИКА БАЛАНСА ЖИДКОСТИ ТЕЛА

Потери воды в процессе фильтрации почками — основное средство контроля водного баланса в организме. Почки находятся под влиянием различных систем организма, включая ренин-ангиотензин-альдостероновую, а также антидиуретических гормонов, в том числе аргинин-вазопрессина (AVP) и атриального натрийуретического пептида (ANP) (35, 36). Эти гормоны повышают или понижают реабсорбцию или фильтрацию в почечных канальцах, увеличивая или уменьшая концентрацию выделяемой мочи.

Эффект полностью зависит от состояния гидратации организма, при увеличении потребления жидкости большее количество жидкости выделяется с мочой и наоборот. Поддержание аллостаза жидкости тела находится под строгим контролем для предотвращения чрезмерной гидратации или мочеиспускания, что может вызвать тяжёлое обезвоживание (22).

Было обнаружено, что организм неспособен полностью подавлять секрецию AVP при упражнениях, таким образом, состояние относительной задержки воды наблюдается во время и некоторое время после выполнения упражнений (37). В этих условиях любое чрезмерное потребление в сочетании с небольшой секрецией AVP может оказать существенное влияние на развитие дилюционной ЕАН (7).

Среднее выделение мочи у нормального человека 1 – 2 литра в день, но может колебаться от 0,5 до 4 л (14, 38), с максимальным уровнем ± 800 мл/ч у мужчин (39). Наблюдается лишь небольшое снижение скорости выделения мочи при продолжительных упражнениях, но при более интенсивных нагрузках сообщается о понижении на 20 – 60% (40). Таким образом, выделение воды почками во время продолжительных упражнений следует рассматривать индивидуально, но оно понижено вследствие увеличения секреции AVP. Кроме того, почки неспособны выделять более ± 800 мл/ч для предотвращения перегрузки жидкостью тех, кто пьёт чрезмерно в покое.

Потери воды при респирации (RWL) – вода, которая теряется при дыхании. Суточные RWL для людей в состоянии покоя в умеренном климате приблизительно 400 мл и могут достигнуть 1500 мл/день, когда тяжёлая работа выполняется в сухом воздухе (31).

Mitchell et al (31) описали скорость потерь воды через респираторный тракт: примерно 2 – 5 г/мин при тренировке с дыханием 1,5 л/мин в сухой среде при влажности 10 мм рт. ст. Потерь электролитов не наблюдалось (14, 31). Считается, что эти потери ориентировочно соответствуют высвобождению метаболической воды в результате окисления субстратов (1, 14).

Потери воды в желудочно-кишечном тракте

Нормальная потеря воды при выделении фекалий

100 – 200 мл в день, без учёта массы брутто фактического стула. Большая часть поглощаемой жидкости реабсорбируется в тонком и толстом кишечнике (1, 14, 41). Потери воды с фекалиями обычно не происходит у «здоровых» людей при упражнениях (1, 41). Таким образом, потери этим путём во время длительных упражнений минимальны, исключая случаи развития диареи.

Интересно, что Ladell (12) первый предположил существование резерва жидкости тела до 2 литров, который может потребоваться для возмещения жидкости при поддержании аллостаза жидкости тела. Это привело к гипотезе о существовании объёма жидкости в кишечнике, которая может применяться для компенсации части потерь жидкости тела. Возможно, это и есть причина, по которой в некоторых случаях снижении массы тела на 3% может не оказать влияния на физиологические функции или работоспособность во время длительной тренировки (14, 21, 42).

Потери воды через кожу играют важную терморегуляционную роль при выполнении упражнений через охлаждающий эффект от испарения. Это происходит за счёт потери жидкости (2). Пот – это жидкость, выделяемая через потовые железы в виде гипотонического раствора (по сравнению с плазмой крови). Выделяемый пот состоит, преимущественно, из воды, мочевины и натрия в концентрации, которая варьирует в зависимости от привычного потребления натрия и скорости потерь натрия с мочой (потеря натрия через пот и мочу должна быть сбалансирована с потреблением) (43).

В среднем, человек теряет с потом при упражнениях от 0,5 до 2 л/час. Общие потери с потом зависят от множества факторов, наиболее важным из которых является скорость обмена веществ, которая определяется массой спортсмена, интенсивностью усилий, влажностью и температурой окружающей среды (1).

Сбор пота и измерение скорости потоотделения трудно осуществить, так как при терморегуляции тепло теряется за счёт испарения пота (44). Таким образом, для сбора пота необходимо предотвратить испарение (препятствуя охлаждению) и загрязнения проб (44, 45). Использовались различные методы, но ни один не был обоснован научно для измерения скорости потоотделения всего тела. Это методы, использовавшие сбор в закрытый мешок (46), сбор с участков потоотделения, омовением тела, сбор в большую пластиковую ёмкость (44), и, относительно недавно, сбор при помощи абсорбирующих материалов, которые определяют скорость регионального потоотделения и концентрацию электролитов в поту (47).

По-видимому, у всех методов есть недостатки, но те, в которых собирают пот со всего тела для измерения скорости потоотделения, логически наиболее точные, так как не основываются на показателях отдельных областей для оценки общей скорости потоотделения. Известно, что региональное потоотделение подвержено изменениям. Новые достижения в этой области пробудили интерес к нервно-гуморальному контролю потливости (48). Необходимы дальнейшие исследования для выяснения точных факторов регуляции и потоотделения, а также аллостаза жидкости при выполнении упражнений.

Потребление пищи и жидкости

Поддержание адекватной гидратации и возмещение энергозатрат – необходимые условия для оптимизации спортивных результатов и здоровья при выполнении продолжительных упражнений (49). Спортсменам следует потреблять достаточно энергии и жидкости для поддержания и предотвращения снижения работоспособности одновременно с минимизацией рисков развития тепловых повреждений, ЕАН или ЕАНЕ. Последнее вызвано чрезмерным потреблением жидкости, связанным с SIADH, особенно при упражнениях на сверхвыносливость (7, 50).

Как упоминалось выше, следует предотвращать крайности (не потребление и чрезмерное потребление). Наиболее вероятным объяснением недавнему появлению ЕАН и ЕАНЕ при спортивных соревнованиях на сверхвыносливость, является предложение потреблять жидкость в количестве, эквивалентном потерям МТ, пить «не допуская проявления жажды» или «столько, сколько переносится», основанное на теории, что только таким способом можно сохранить здоровье и предотвратить снижение работоспособности (51).

Отследить потребление жидкости и пищи во время гонки трудно и потенциально неверно из-за конкурентного характера событий. Сбору данных препятствуют психологические и материально-технические факторы. К ним можно отнести сложность точной оценки количества потребляемой жидкости, так как не вся жидкость поступает в организм, часть может использоваться для охлаждения головы и тела. Аналогичные трудности возникают при большом количестве участников. Это существенно усложняет определение индивидуального потребления и контроль использования жидкости.

Зачастую легче использовать метод опроса о потреблении жидкости во время гонки, что включает сообщение об общем количестве жидкости, потреблявшейся во время соревнования после его завершения (20, 21). Это непрямые и субъективные данные, поэтому недостаточно надёжные, но практически полезные для врача и исследователя.

Недавние эксперименты показали, что режим питья по желанию, в рамках общего потребления жидкости и пищи, адекватно поддерживает нормальный водный баланс элитных кенийских спортсменов с высокой ежедневной тренировочной нагрузкой (52). Часто исследователи обнаруживают, что осмолярность плазмы может поддерживаться у малоподвижных людей, которые выпивают Образование метаболической воды

Метаболическая вода обязательно образуется при окислении жиров, углеводов и белков, которые вступают в обмен веществ при производстве энергии, необходимой для выполнения работы. Формирование метаболической воды чаще всего вычисляется с использованием стехиометрических уравнений окисления субстратов, согласно которым при окислении 1 г углеводов образуется 0,6 мл воды (14), тогда как при окислении 1 г жиров – 1,3 мл воды (14, 54). Важным моментом при рассмотрении формирования метаболической воды является зависимость уровня окисления субстрата от интенсивности работы и типа топлива, используемого при индивидуальной реакции (33).

Согласно вычислениям Pivarnik et al (33), формирование метаболической воды при упражнениях на выносливость мало значимо для поддержания объёма плазмы. Тем не менее, исследователи не рассматривали значение формирования метаболической воды для восстановления внутриклеточного объёма без влияния регидратации за счёт внеклеточной жидкости (14). Неспособность образования метаболической воды восстановить внеклеточный объём нельзя рассматривать, как невозможность внести вклад в увеличение TBW (33).

Кроме того, при исследовании 90 км лыжной гонки было подсчитано, что 2 л воды добавилось к TBW при выполнении упражнения (55). Из них при окислении углеводов и жиров выделился 1 кг, ещё 1 кг получился вследствие метаболизма гликогена.

В Руководстве по упражнениям и возмещению потерь жидкости ACSM 2007 года утверждается, что формирование метаболической воды не вносит вклад в общий прирост жидкости, так как всего лишь компенсирует потери воды при дыхании – RWL (1). Не нужно игнорировать вклад этих источников в общий аллостаз жидкости во время соревнований, так как внешние и внутренние факторы изменяются — и вместе с ними RWL, наряду с уровнем образования метаболической воды (15, 27, 55).

Запасы воды, связанные с гликогеном

Вода, связанная с гликогеном, – общепризнанный дополнительный источник высвобождения воды при выполнении упражнений. Тем не менее, до сих пор точно не определено количество воды, связанной с запасами гликогена в мышцах и печени.

Известно, что запасы гликогена оказывают незначительное осмотическое влияние в связи с очень большим размером молекулы гликогена. Таким образом, вода, которая высвободится при распаде гликогена, может способствовать компенсации потерь жидкости тела, не вызывая опасности для осмотического аллостаза.

В 1906 году Zuntz et al (56) предложили широко признанную теорию, которая остаётся не проверенной, что 3 г воды связывается каждым граммом запасённого гликогена. Несмотря на то, что они не производили прямого измерения этого соотношения, их утверждение принимается как факт последние 100 лет. Вместо этого, они вычислили зависимость на основе данных, представленных Pavy (57), который в то время экспериментировал с образованием сахаров (углеводов) в печени (56). Пройдёт несколько лет, прежде чем будут разработаны методы, которые смогут обеспечить более высокую точность для ответа на вопрос.

Но были исследователи, которые изучали запасы гликогена в печени (Puckett and Wiley (58), McBride et al. (59), MacKay and Bergman (60, 61), Bridge and Bridges (62, 63)), расширившие наши представления, измеряя изменения концентрации гликогена печени и сопутствующих запасов воды. Puckett and Wiley обнаружили, что 2,4 г воды сберегается на каждый грамм гликогена в печени крыс с различным содержанием гликогена в печени. Они пришли к выводу, что печень следует рассматривать как возможное место для водообмена при изучении баланса жидкости (58). MacKay and Bergman также установили прямое соотношение при запасании воды совместно с гликогеном в печени кролика. Согласно их заключению, несмотря на то, что результаты наблюдений не поддерживают напрямую соотношение 3:1, данные не противоречат этому (60). Аналогичным образом McBride et al (59), пришли к выводу, что при гликогенезе у крыс до тех пор, пока содержание «негликогеновых» веществ не изменяется, 2,7 г воды сохраняется на каждый грамм гликогена.

Лишь одно исследование, оценивающее зависимость у людей, было выполнено Olsson and Saltin (29). Они обнаружили увеличение МТ на 2,4 кг и TBW на 2,2 л (при помощи воды, меченой тритием) в ответ на увеличение потребления углеводов. Они предположили, что увеличение TBW произошло в результате накопления в мышцах и печени приблизительно 500 г гликогена. В результате они пришли к выводу, что 3-4 г воды связывается при сохранении одного грамма гликогена в печени и мышцах (29).

Эти данные были оспорены Sherman et al (34), которые нашли соотношение при накоплении гликогена противоречивым. Несмотря на несогласие с выводами Olsson and Saltin (29), в их исследовании изучалась только концентрация гликогена в мышцах, с использованием различных экспериментальных моделей и не оценивались изменения TBW и запасы гликогена во всех мышцах и печени, как в исследовании Olsson and Saltin.

У «нормального» (70 кг) человека вода составляет 60% МТ (около 42 л), с колебаниями от 45 до 75% МТ (64, 65). TBW – мера содержания воды в организме, представляющая истинное состояние гидратации на момент отбора пробы и предполагающая, что субъект имеет нормальные показатели крови и находится в добром здравии. Наибольшее содержание воды отмечается в костном мозге и цереброспинальной жидкости (99%), плазме крови (85%) и мозге (75%) (64).

Читайте также:  100 ккал сколько потеря в весе

Аллостаз жидкости тела необходим для баланса электролитов, теплообмена, кислотно-основного состояния и нормальной среды для протекания процессов жизнедеятельности организма (32, 38, 64). Ежедневный оборот воды в организме находится в диапазоне 5 – 10% (2-5л) TBW и зависит от уровня привычной активности (66, 67). TBW регулируется в пределах ±0,2-0,5% МТ в покое (65). Следует отметить, что нельзя установить идеальное значения для TBW (68), несмотря на предположения, что дефицит воды >2% выходит за «нормальные» колебания TBW. Это утверждение может быть справедливым для кратковременных упражнений ( 2 O) – наиболее приемлемый индикатор для точного измерения TBW. Другие метки, которые могут рассматриваться, включая тритий ( 3 Н) и тритиированную воду ( 3 Н 2 О), используются реже, вследствие радиоактивности и периода полураспада 12 лет, которые делают их потенциально опасными (54).

Первоначальные исследования показали, что оптимальное время распределения меток должен быть больше 4 – 6 часов, если берутся образцы мочи (69). В последующих исследованиях обнаружено, что метки распространяются гораздо быстрее по водным пространствам тела. Таким образом, достаточно 2 – 4 часов для распределения меток при взятии проб слюны, 2,5 – 5 часов при пробах мочи и 1,5 – 6 часов — в крови (66, 69, 70).

В образцах обычно проводится поправка на неводный оборот (71). Для анализа используется масс-спектрометр на стабильных изотопах (72), а также сцинтилляционный счётчик для тритиированных образцов (54, 73). Colt et al (54) применяли тритий при выполнении упражнений и заявили, что 3 Н не очень подходит как метка, так как увеличение содержания трития может быть обусловлено повышением неводного обмена водорода в период после окончания тренировки. Между измерениями в этом эксперименте прошло 10 – 20 дней. Таким образом, любые различия TBW могут объясняться как послетренировочными эффектами, так и другими видами активности в промежутке между измерениями. Авторы этой работы также использовали неверное значение для метаболической воды, которая образуется при выполнении упражнений.

Метки D 2 O, используемые для измерения TBW, имеют точность 0,5% (72). Bartoli et al (65) обнаружили, что измерение TBW воспроизводится с коэффициентом вариации (КВ)

4%, из которых 60% относится к технике разведения.

Несмотря на то, что использование D 2 O, по-видимому, лучший метод для оценки TBW, способность выполнить измерение быстро является проблемой. Относительно недавно точное измерение TBW произведено с использованием изотопного масс-спектрометра, который определял массу меток по сравнению с остальной частью раствора. Но этот метод дорогостоящий и малодоступный (69).

Fusch et al (67) определяли TBW и оборот TBW при 7-дневном переходе в среднегорье. Они обнаружили, уменьшение TBW на 2 л с последующей стабилизацией в течение первых нескольких дней похода. Это явление было связано с уменьшением МТ на 0,8 кг за время похода (67).

O`Brien et al (74) измеряли TBW при помощи D 2 O до и после 8-дневной тренировки военных в умеренно холодных условиях (1-3 o С). Они наблюдали существенное уменьшение TBW на протяжении исследования, которое, по их мнению, было связано с заметным уменьшением сухой и жировой МТ. Учёные пришли к выводу, что баланс жидкости поддерживался в течение эксперимента, несмотря на высокий уровень активности, существенное снижение МТ и отрицательный энергетический баланс.

Подобные результаты были получены Knechtle et al (75), которые использовали биоэлектрический импеданс для контроля спортсменов при проведении многодневного забега на 1200 км. Несмотря на существенное снижение МТ, отмечалось увеличение относительной TBW при одновременном уменьшении массы мышц и жира. Исследователи подтвердили обнаруженные результаты на группе женщин-бегунов во время 100 км ультрамарафонского забега. Несмотря на снижение МТ на 2,2%, относительная TBW увеличилась (75).

Baker et al (76) измеряли TBW методом меток для определения TBW перед упражнениями и пришли к выводу, что изменения TBW точно отслеживают изменения МТ при физических упражнениях. Однако несколько проблем заставляют усомниться в правильности выводов (77). Так, Nolte and Noakes (77) полагают, что Baker et al (76) не удалось доказать, что потеря 1кг МТ эквивалентна потере 1л TBW.

Позднее Nolte с коллегами обнаружили, что потребление жидкости ad libitum достаточно для предотвращения значительных изменений TBW при выполнении упражнений как в жарких условиях, так и на холоде. TBW, осмолярность плазмы и концентрация ионов натрия в плазме поддерживаются, несмотря на существенную потерю МТ (78 — 80). Подобным образом, у бегунов при забеге на 56 и 21,1 км регуляция осмолярности и [Na+] происходила независимо от потерь МТ (81). Эти исследования показали возможность адекватной регуляции аллостаза при значительной активности, даже когда на лицо существенные изменения МТ.

ИЗМЕНЕНИЯ МАССЫ ТЕЛА КАК ПОКАЗАТЕЛЬ БАЛАНСА ЖИДКОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ УПРАЖНЕНИЙ

Наиболее популярной заменой для оценки изменений TBW является масса тела (МТ) (1, 38, 41). Основанием служит предположение, что потеря 1 г МТ эквивалентна потере 1 мл воды (14). Использование изменений МТ стало общепринятой практикой, так как многочисленные исследования установили, что большая часть потерь воды, при физических нагрузках происходит через механизмы выделения: потоотделение и мочеиспускание. Выделение пота является основным источником потери жидкости, учитывая значение для терморегуляции при физических упражнениях.

Другая причина — применение МТ в клинике у госпитализированных пациентов. В подобных условиях использование МТ считается надёжным и точным ежедневным измерением TBW. Но, по-видимому, изменения МТ более тесно связаны с изменениями жировой и мышечной массы, чем с водным балансом (82, 83). Аналогичным образом предполагается, что изменения МТ и TBW при упражнениях прямо пропорциональны. Это может не соответствовать действительности при упражнениях на сверхвыносливость если: I) в кишечнике есть запас жидкости 2 л; II) освобождается вода при метаболизме гликогена (14, 20, 21, 26).

Поскольку масса тела обычно падает во время физических упражнений, предполагается, что TBW также снижается. В результате утверждается, что спортсмены слишком мало пьют, подвергая себя «произвольному обезвоживанию», риску развития теплового удара и других медицинских осложнений от упражнений (3). Но это основывается на предположении, что всё уменьшение МТ при тренировке происходит в результате только потерь, без какой-либо компенсации запасами воды внутри организма. Это может соответствовать действительности при кратковременных и интервальных упражнениях, но не обязательно при длительных нагрузках. Когда это предположение используется для разработки руководства для упражнений на выносливость, это может привести к ошибкам в оценки статуса гидратации, поощряющим чрезмерное потребление жидкости, особенно во время продолжительных упражнений (13).

Точно так же необходима осторожность, когда только МТ принимается в качестве суррогата для изменений TBW, особенно при продолжительных упражнениях на выносливость. Физиологически организм не в состоянии отслеживать изменения МТ, вместо этого регулирует [Na+] сыворотки и осмолярность плазмы, которые влияют на жажду. В результате они являются подходящими показателями аллостаза жидкости в организме (27, 84, 85). Нам необходимо помнить предположение Dill et all (86): люди должны предотвращать изменения осмолярности плазмы, а не МТ.

В лабораторных исследованиях часто наблюдают снижение работоспособности при потере > 2% массы тела. Тем не менее, изменения МТ, обнаруженные во время 12 – 24-часовых соревнований на сверхвыносливость, показывают существенное снижение МТ – 2,9% (в диапазоне от 0 до – 6,5%) для 12 часов и 5,1% (в диапазоне от – 0,8 до – 11,4%) для 24 часов. Масса тела снижалась только первые 8 часов, после чего установилась на новом «базовом» уровне (13).

Это исследование — одно из многих, призванных снизить обеспокоенность относительно поддержания МТ во время всех видов упражнений, независимо от интенсивности и продолжительности (78 – 81, 87). Напротив, обнаружено, что снижение МТ может происходить без уменьшения TBW (80, 81). Это противоречит рекомендациям о необходимости поддержания МТ для обеспечения аллостаза жидкости при упражнениях на выносливость (86).

Тем не менее, использование изменений МТ как абсолютного показателя статуса гидратации до сих пор широко пропагандируется, так как это практичный и удобный способ измерения в лабораторных и полевых условиях (1, 14, 38, 41). Но, согласно доказательствам, только измерения МТ не могут быть основанием для рекомендаций для поддержания аллостаза жидкости тела при всех видах упражнений.

КОНТРОЛЬ БАЛАНСА ЖИДКОСТИ

Классически, основным регулятором баланса жидкости в организме считаются гормоны AVP, альдостерон и ANP. В настоящее время обнаружено, что интерлейкин-6 и окситоцин также играют роль в контроле баланса жидкости при выполнении упражнений у людей (88, 89). Влияние AVP реализуется преимущественно через регуляцию реабсорбции жидкости в петле Генле в почках (85), тогда как альдостерон регулирует величину реабсорбцию натрия и сопутствующее обратное всасывание жидкости в почках, в ответ на изменения давления и объёма крови. Таким образом, поддерживается аллостаз жидкости тела, через сохранение уровня биохимических маркеров осмолярности и [Na + ] плазмы (36).

Сбор и анализ гормонов — дорогостоящая процедура. Более практичной и менее дорогой оценкой аллостаза жидкости тела является анализ маркеров, за которые отвечают гормоны. Разнообразные биохимические показатели часто используют для оценки аллостаза жидкости тела, включая осмолярность плазмы, концентрацию натрия и калия в крови. Эти маркеры часто используются, так как их концентрация отражает текущее состояние гидратации, которое организм использует для оценки общего тока жидкости внутрь клеток и обратно, поддерживая тело в оптимальном функциональном состоянии.

Kratz et al (90) обновили нормативные значения для различных гематологических показателей и маркеров биохимии крови у спортсменов, соревнующихся на выносливость (91). Они предложили значения, которые несколько отличаются от стандартных клинических показателей (90). Это позволяет нам понять допустимые отклонения от нормальных значений в состоянии покоя у спортсменов, соревнующихся в длительных упражнениях.

Осмолярность определяется как концентрация специфического раствора, выраженная в миллиосмолях растворённых частиц на килограмм воды — мосмоль/кг H 2 O; в данном случае это концентрация растворённых в плазме частиц (92).

( примечание: Осмолярность — это характеристика растворов, выражающая их осмотическое давление через суммарную концентрацию кинетически активных частиц в единице объема. Может выражаться как осмолярность (осмоль на литр раствора) и как осмоляльность (осмоль на кг растворителя). В отечественной практике принято выражать концентрацию инфузионных растворов как массо-объемную (в г/л), поэтому удобным представляется контролировать содержание кинетически активных частиц в миллиосмолях на литр (осмолярность), а не на килограмм (осмоляльность) раствора. Осмо́ль — единица осмотической концентрации, равная осмоляльности, получаемой при растворении в одном литре растворителя одного моль неэлектролита. Соответственно, раствор неэлектролита с концентрацией 1 моль/л имеет осмолярность 1 осмоль/литр ).

Натрий – основной электролит внеклеточной жидкости; таким образом, [Na + ] в значительной степени определяет осмолярность плазмы, которая, в свою очередь, регулирует размер клеток. Аллостаз жидкости тела достигается за счёт нейроэндокринной регуляции, в которой осморецепторы, находящиеся в терминальной пластинке сосудистого органа, а также в субформикальном органе гипоталамуса, обнаруживают изменения осмолярности плазмы на 1 – 2% (85).

При выполнении упражнений осмолярность плазмы повышается криволинейно по отношению к интенсивности упражнений и объёму плазмы (35, 36). Таким образом, концентрация AVP растёт одновременно с увеличением осмолярности, увеличивая стимул жажды параллельно с повышением реабсорбции натрия почками, для поддержания аллостаза жидкости. Это происходит, когда осмолярность плазмы поднимается на 5 – 10 мосмолей/кгH 2 O выше нормы или TBW снижается на 1,7 – 3,5%.

Измерение осмолярности плазмы – более достоверный показатель статуса гидратации по сравнению с осмолярностью мочи, которая является показателем отсроченных изменений гидратации (27, 92). Осмолярность плазмы точно отражает срочные изменения статуса гидратации, измеренные, как потеря массы тела, тогда как осмолярность мочи отстаёт от изменений осмолярности плазмы при остром обезвоживании. Среднее референсное значение для человека в норме, в состоянии покоя колеблется от 280 до 296 мосмоль/кгH2O (91). Референсное значение для осмолярности плазмы сразу после упражнений на выносливость составляет 273 – 317 мосмоль/кгН 2 О, например, на финише марафонского забега (90).

Концентрация натрия в плазме [ Na + ]

Поскольку [Na + ] плазмы в значительной мере ответственна за осмотическое давление в организме, любые существенные изменения в состоянии покоя и, особенно, при длительных соревнованиях на выносливость могут вызвать серьёзные отклонения в состоянии здоровья (24, 84, 93 — 95). Диснатриемии возможны от чрезмерного потребления жидкости или натрия при попытке избежать сильного обезвоживания или снижения работоспособности. Подобные диснатриемии также связаны с задержкой восстановления у бегунов после продолжительных упражнений (84).

Несмотря на то, что натрий теряется с мочой и потом во время упражнений, предполагается, что организм способен активировать или деактивировать различные внутренние запасы натрия для поддержания его концентрации в плазме (96). Нормальные референсные значения для концентрации натрия в плазме для населения в целом 135 – 145 ммоль/л (900). Непосредственно после окончания продолжительных упражнений значение составляет 134 – 149 ммоль/л, но гораздо меньшие значения регистрируются при ЕАН и особенно при ЕАНЕ (90).

Многие исследователи настаивают на возмещении потерь натрия при выполнении упражнений для коррекции любых потерь с потом и мочой (1, 2). Но существенное снижение концентрации ионов натрия в плазме, обусловленное потреблением жидкости, приводит к задержке воды при выполнении продолжительных упражнений, разбавляя [Na + ] плазмы (97). Следовательно, было обнаружено, что потреблять перорально натрий во время продолжительных упражнений для поддержания [Na + ] плазмы не следует (97, 98). Скорее, это нужно, чтобы избежать чрезмерного потребления жидкости при упражнениях. Это не потеря натрия с потом, а предотвращение чрезмерного разбавления содержания натрия при чрезмерной гидратации одновременно с невозможностью максимально подавить AVP, совместно с положительной секвестрацией ионов натрия во внутренние запасы натрия, чтобы предотвратить ЕАН и ЕАНЕ (99).

Гиповолемия и активация барорецепторов

Влияние гемодинамики может оказывать защитное воздействие на аллостаз жидкости организма. По существу, сокращение изотонического объёма, например, в результате кровоизлияния, вызывает гиповолемию при поддержании осмолярности и концентрации ионов натрия плазмы в пределах нормальных значений. После достижения границы нормы появляется стимул к секреции AVP и вызывается жажда. В этом примере ни осмолярность плазмы, ни концентрация ионов натрия в плазме не могут быть точными показателями для прогнозирования аллостаза жидкости в организме.

Активация защитных механизмов против гиповолемии требует более значительных изменений объёма и давления крови, чем небольшие колебания осмолярности плазмы, которые активируют подобный ответ при упражнениях. Более того, шунтирование кровотока в определённых сосудистых бассейнах, наиболее значительное в висцеральном ложе, способно поддерживать эффективный объём циркулирующей крови даже при большом уменьшении объёма внеклеточной жидкости.

Таким образом, несмотря на мощность механизмов контроля жидкости в организме, они, вероятно, используются только в патологических ситуациях, а не при упражнениях на выносливость. Тем не менее, их существование ясно показывает, что существует контроль баланса жидкости, помимо осмолярности плазмы, который защищает организм от тяжёлого обезвоживания.

Безопасность и эффективность предыдущего и нынешнего Руководства ACSM по возмещению жидкости вызывает сомнения (1, 3). После представления современного понимания эугидратации (9, 18) предлагается более приемлемое определение эугидратации, связанное с физиологическими показателями, такими как осмотическое давление плазмы (22). Рассматривая общее потребление и потери воды человеческим телом, мы считаем, что вода может высвобождаться из внутренних запасов организма. Это может поддерживать уровень гидратации организма даже в условиях снижения массы тела. Большой запас внутренней воды организма существует в кишечнике и, возможно, связан с запасами гликогена в мышцах и печени. Эти факторы должны рассматривать в более подходящей физиологически модели восполнения жидкости во время физических упражнений (22, 100, 101).

Согласно имеющимся данным, установлено, что потеря 2% массы тела это нормально и не всегда связано с клинически значимым уменьшением TBW (13, 20, 21). Вероятно, и работоспособность не будет ухудшаться даже при большем уменьшении массы тела. Так спортсмены, теряющие больше веса, как правило, работают лучше, чем их коллеги, которые теряют меньше или даже набирают массу тела при выполнении упражнений. Таким образом, термин «непроизвольное обезвоживание» может основываться на ошибочном предположении, что масса тела – точный показатель аллостаза жидкости в организме. Осмолярность плазмы в значительной степени определяется концентрацией ионов натрия, которые стимулируют высвобождение AVP и других гормонов, регулирующих выделение жидкости, а не изменениями массы тела, на основе которой принимают решение о перегрузке жидкостью или обезвоживании (22, 36, 102). Таким образом, многочисленные исследования показали, что маркеры баланса жидкости до и после упражнения обычно не изменяются так резко, как это происходит с массой тела (15).

Следует признать, что рекомендации по возмещению потерь жидкости развиваются в лучшую сторону по сравнению с Руководством ACSM по возмещению жидкости при выполнении упражнений 1996 года. Потребление жидкости в соответствии с жаждой ( ad libitum ) во время забегов на короткие дистанции 21,1 км или во время более напряжённых соревнований на сверхвыносливость продолжительностью 12-24 часа гарантирует спортсменам поддержание аллостаза жидкости тела и достижение цели соревнований, избегая медицинских осложнений.

Надеемся, этот обзор призовёт научное сообщество распространять практичные, реалистичные и физиологически обоснованные данные для дальнейшего продвижения правил возмещения жидкости среди всех спортсменов, участвующих в спортивных соревнованиях, независимо от интенсивности и продолжительности.

источник