Caudal (fluído)

En dinámica de fluídos, o caudal é o volume de fluído que pasa por determinado elemento na unidade de tempo en determinado sistema ou elemento. Exprésase na unidade de volume dividida pola unidade de tempo (ex: m³/s).

No caso de concas de ríos, os caudais adóitanse expresar en metros cúbicos por segundo ou miles de metros cúbicos por segundo. Son variables no tempo e no espazo e esta evolución pódese representar cos denominados hidrogramas.

Fórmula

Dada unha área A, e un fluído con velocidade uniforme v e un ángulo θ (respecto da perpendicular á superficie), entón o fluxo é

No caso particular de que o fluxo sexa perpendicular á área A (sendo θ = 0 e ), logo o fluxo é:

Se a velocidade do fluído non é uniforme ou a área non é plana, o fluxo debe calcularse por medio dunha integral:

onde dS é a superficie descrita por: con n (vector unitario) normal á superficie e dA a magnitude diferencial da área.

Se se ten unha superficie S que pecha un volume V, o teorema da diverxencia establece que o fluxo ao través da superficie é a integral da diverxencia da velocidade v nese volume:

O caudal na enxeñería civil

O caudal dun río é fundamental no dimensionamiento de:

Véxase tamén

Outros artigos

Medición do caudal

O presente artigo trata dos diversos métodos para a medición do caudal líquido. Existe unha primeira clasificación dos métodos de medición segundo trátese da medición do caudal nun fluxo á presión atmosférica, ou dun fluxo a presións superiores á atmosférica, como pode ser en tubaxes.

Medición do caudal en correntes libres

A medición do caudal en ríos, arroios e canles pódense facer con base nos seguintes procedementos:

Procedementos baseados na xeometría da sección e na velocidade media do fluxo

Para aplicar este procedemento débese coñecer exactamente a xeometría da sección na cal se efectuará a medición, o cal permite coñecer a área A ( h) que corresponde á altura h, e débese determinar na forma máis precisa posible:

O nivel da auga na sección, h

A velocidade media do fluído na sección, VmediaComo consecuencia, o caudal Q será igual a: Vmedia * A ( h)

Unha vez coñecidas varias parellas de datos [ h - Vmedia], dise que a sección foi calibrada, e pódese determinar unha fórmula empírica de transformación de nivel en caudal. A partir deste intre, e mentres a sección non se modifique, pódese estimar o caudal medindo o nivel da auga na sección, e utilizando a ecuación de transformación. As ecuacións de transformación son máis precisas para seccións regulares, cuxa xeometría sexa próxima á dun rectángulo, un triángulo ou un trapecio. Por esa razón, cando é compatible cos custos, introdúcense nas canles, seccións específicas para a medición do caudal.

Procedementos para determinar a velocidade media da auga nun fluxo

Mediante o uso de correntómetro;

Mediante o uso de instrumentos baseados no efecto Doppler;

Medicións mediante o tubo de Pitot;Procedementos baseados na dilución de trazadores

Para a determinación do caudal, pódese utilizar tamén un trazador químico ou atómico, para determinar o grao de dilución alcanzado e, por tanto, o volume no cal se diluíu.

Medición do caudal en tubaxes

No caso de tubaxes, a sección transversal é coñecida coa suficiente precisión. Para a medición da velocidade utilízanse, entre outros os seguintes procedementos:

Mediante o uso de correntómetro;

Mediante o uso de instrumentos baseados no efecto Doppler;

Medicións mediante o tubo de Pitot;

Introducindo un estrangulamiento do tubo, o que pode ser gradual, mediante unha peza especial denominada Tubo de Venturi; ou abrupta, mediante a inserción dun diafragma.

Outras linguas

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.