Para que un fluido se mueva, es necesario que exista una diferencia de presiones entre dos zonas del fluido. Podemos analizar algunas propiedades del fluido en movimiento que transita por una cañería. Entre ellas, tenemos al caudal, que se define como el cociente entre el volumen (V) del líquido que atraviesa el área de una sección transversal (que notamos como A) del conducto y el tiempo (Δt) que tarda en atravesarla. Matemáticamente,
[latex] C=\frac{V}{\Delta t}[/latex]
(Ec. 1)
¿En qué unidades se mide el caudal?
El caudal es una magnitud escalar que se mide (en unidades del Sistema Internacional) en m3/s. Muchas veces, también puede ser expresado en l/s y otras unidades similares. Veamos un ejemplo:
Relación entre el área de un conducto y la velocidad del fluido con el caudal
Puede definirse al caudal en términos del área de la sección transversal de un conducto (que notaremos como A) y la velocidad que presenta el fluido incompresible en estado estacionario (que notaremos como v).
Cada partícula del fluido que lleva una cierta velocidad v, recorre una distancia Δx en determinado tiempo t. En ese intervalo de tiempo, el volumen de líquido que atraviesa la sección transversal es, justamente, [latex] A\cdot \Delta x[/latex]. Podemos “jugar” un poco con las fórmulas, reemplazando las igualdades. Con ello, nos queda:
[latex] V={A}\cdot {\Delta x}={A}\cdot {v\cdot \Delta t}[/latex]
Reemplanzando lo anterior en la ecuación del caudal (Ec. 1), nos queda:
[latex] C=\frac{V}{\Delta t}=\frac{A\cdot v\cdot \Delta t}{\Delta t}[/latex]
Simplificando:
[latex] C=A\cdot v[/latex]
Ésta es, justamente, la relación entre el caudal (C), el área de la sección transversal (A) y la rapidez del fluido (v).
Ensamble de Ideas – Copyright MMXXII