Caudal (fluido)

En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluidoque circula a través de una sección del ducto (tubería,cañería, oleoducto, río, canal,...) por unidad de tiempo.Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o vo-lumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másicoo masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.

1 Definición matemática

En el caso de que el flujo sea normal a la superficie o sec-ción considerada, de área A, entre el caudal y la velocidadpromedio del fluido existe la relación:

Q = A v̄

donde

• Q Caudal ([L3T−1]; m3/s)

• A Es el área ([L2]; m2)

• v̄ Es la velocidad promedio. ([LT−1]; m/s)

En el caso de que velocidad del fluido forme un ánguloθ con la perpendicular a la sección de área A atravesadapor el fluido con velocidad uniforme v, entonces el flujose calcula como

Q = Av cos θ.

En el caso particular de que el flujo sea perpendicular alárea A (por tanto θ = 0 y cos θ = 1 ) entonces el flujovale

Q = Av.

Si la velocidad del fluido no es uniforme o si el área no esplana, el flujo debe calcularse por medio de una integral:

Q =

∫∫S

v · dS

donde dS es el vector superficie, que se define como

dS = n dS,

donde n es el vector unitario normal a la superficie y dSun elemento diferencial de área.Si se tiene una superficie S que encierra un volumen V, elteorema de la divergencia establece que el flujo a través dela superficie es la integral de la divergencia de la velocidadv en ese volumen:

∫∫S

v · dS =

∫∫∫V

(∇ · v) dV.

En física e ingeniería, caudal es la cantidad de fluido quecircula por unidad de tiempo en determinado sistema oelemento. Se expresa en la unidad de volumen divididapor la unidad de tiempo (e.g.: m³/s).En el caso de cuencas de ríos o arroyos, los caudales ge-neralmente se expresan en metros cúbicos por segundoo miles de metros cúbicos por segundo. Son variables entiempo y en el espacio y esta evolución se puede repre-sentar con los denominados hidrogramas.

2 El caudal en la ingeniería agríco-la e hidráulica

El caudal de un río es fundamental en el dimensionamien-to de presas, embalses y obras de control de avenidas. De-pendiendo del tipo de obra, se emplean los caudales me-dios diarios, con un determinado tiempo de recurrencia otiempo de retorno, o los caudales máximos instantáneos.La forma de obtención de uno y otro es diferente y, mien-tras para los primeros se puede tomar como base los va-lores registrados en una estación de medición, durante unnúmero considerable de años, para los segundos, es decirpara los máximos instantáneos, muy frecuentemente sedeben calcular a través de modelos matemáticos.La medición práctica del caudal líquido en las diversasobras hidráulicas, tiene una importancia muy grande, yaque de estas mediciones depende muchas veces el buenfuncionamiento del sistema hidráulico como un todo, yen muchos casos es fundamental para garantizar la segu-ridad de la estructura. Existen diversos procedimientospara la determinación del caudal instantáneo. En el ar-tículo medición del caudal se presentan algunas.

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2 3 VÉASE TAMBIÉN

2.1 Los caudales de los ríos y arroyos

2.1.1 Caudal instantáneo

Como su nombre indica, es el caudal que se determinaen un instante determinado. Su determinación se hace enforma indirecta, determinado el nivel del agua en el río, einterpolando el caudal en la curva calibrada de la seccióndeterminada precedentemente.El aprovechamiento de los ríos depende del caudal quetienen, es decir, de la cantidad de agua que transporta.

2.2 Relación caudal pico/caudal diario

Generalmente, se admite un valor promedio de 1,6 paraesta relación, sabiendo que los resultados de numerososestudios de crecidas extremas en el mundo dan valores dedicho coeficiente variando entre 1,2 y 2,2 (con valor pro-medio 1,6) con una probabilidad de 90%. Sin embargo,los valores pueden alcanzar valores mucho más elevadospara cuencas pequeñas. A título de ejemplo, en la costanorte del Perú, la relación entre caudales medios diariosy caudal máximo instantáneo varía en función del tama-ño de la cuenca hidrográfica. Se pueden considerar lossiguientes valores:

3 Véase también• Caudal sólido

• Flujo de agua en tubería

• Sección de aforo

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4 Texto e imágenes de origen, colaboradores y licencias

4.1 Texto• Caudal (fluido) Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Caudal_(fluido)?oldid=84467437 Colaboradores: Forza4, Tano4595, Barbol, So-

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