caudal
Páginas: 5 (1066 palabras)
Publicado: 21 de noviembre de 2013
CAUDAL
En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.
El caudal de un río puede calcularse a través de la siguiente fórmula:donde
• Caudal ([L3T−1]; m3/s)
• Es el área ([L2]; m2)
• Es la velocidad lineal promedio. ([LT−1]; m/s)
Dada una sección de área A atravesada por un fluido con velocidad uniforme v, si esta velocidad forma con la perpendicular a la superficie A un ángulo θ, entonces el flujo se calcula como
En el caso particular de que el flujo sea perpendicular al área A (por tanto θ = 0 y ) entoncesel flujo vale
Si la velocidad del fluido no es uniforme o si el área no es plana, el flujo debe calcularse por medio de una integral:
donde dS es el vector superficie, que se define como
donde n es el vector unitario normal a la superficie y dA un elemento diferencial de área.
Si se tiene una superficie S que encierra un volumen V, el teorema de la divergencia establece que el flujo através de la superficie es la integral de la divergencia de la velocidad ven ese volumen:
En física e ingeniería, caudal es la cantidad de fluido que circula por unidad de tiempo en determinado sistema o elemento. Se expresa en la unidad de volumen dividida por la unidad de tiempo (e.g.: m³/s).
En el caso de cuencas de ríos o arroyos, los caudales generalmente se expresan en metros cúbicospor segundo o miles de metros cúbicos por segundo. Son variables en tiempo y en el espacio y esta evolución se puede representar con los denominados hidrogramas.
El caudal en la ingeniería agrícola e hidráulica
El caudal de un río es fundamental en el dimensionamiento de presas, embalses y obras de control de avenidas. Dependiendo del tipo de obra, se emplean los caudales medios diarios, con undeterminado tiempo de recurrencia o tiempo de retorno, o los caudales máximos instantáneos. La forma de obtención de uno y otro es diferente y, mientras para los primeros se puede tomar como base los valores registrados en una estación de medición, durante un número considerable de años, para los segundos, es decir para los máximos instantáneos, muy frecuentemente se deben calcular a través demodelos matemáticos.
La medición práctica del caudal líquido en las diversas obras hidráulicas, tiene una importancia muy grande, ya que de estas mediciones depende muchas veces el buen funcionamiento del sistema hidráulico como un todo, y en muchos casos es fundamental para garantizar la seguridad de la estructura. Existen diversos procedimientos para la determinación del caudal instantáneo, en elartículo medición del caudal se presentan algunas.
Los caudales de los ríos y arroyos
Caudal instantáneo
Como su nombre lo dice, es el caudal que se determina en un instante determinado. Su determinación se hace en forma indirecta, determinado el nivel del agua en el río (N0), e interpolando el caudal en la curva calibrada de la sección determinada precedentemente. Se expresa en m3/s.Caudal medio diario
Es la media de los caudales instantáneos medidos a lo largo del día. Si la sección de control es del tipo limnimétrico, normalmente se hacen dos lecturas diarias de nivel, cada 12 horas.
Si la sección es del tipo limnigráfico convencional, es decir que está equipada con un registrador sobre cinta de papel, el hidrólogo decide, según la velocidad de variación del nivel delagua, el número de observaciones que considerará en el día. Siendo M, el número de puntos considerado, la fórmula anterior se transformará en la siguiente:
Se expresa en m3/s.
Si la sección es del tipo telemétrico, donde el registro del nivel del agua se hace a intervalos de tiempo determinado dt (en segundos), el número diario de registros será de
, aplicándose la fórmula anterior....
En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.
El caudal de un río puede calcularse a través de la siguiente fórmula:donde
• Caudal ([L3T−1]; m3/s)
• Es el área ([L2]; m2)
• Es la velocidad lineal promedio. ([LT−1]; m/s)
Dada una sección de área A atravesada por un fluido con velocidad uniforme v, si esta velocidad forma con la perpendicular a la superficie A un ángulo θ, entonces el flujo se calcula como
En el caso particular de que el flujo sea perpendicular al área A (por tanto θ = 0 y ) entoncesel flujo vale
Si la velocidad del fluido no es uniforme o si el área no es plana, el flujo debe calcularse por medio de una integral:
donde dS es el vector superficie, que se define como
donde n es el vector unitario normal a la superficie y dA un elemento diferencial de área.
Si se tiene una superficie S que encierra un volumen V, el teorema de la divergencia establece que el flujo através de la superficie es la integral de la divergencia de la velocidad ven ese volumen:
En física e ingeniería, caudal es la cantidad de fluido que circula por unidad de tiempo en determinado sistema o elemento. Se expresa en la unidad de volumen dividida por la unidad de tiempo (e.g.: m³/s).
En el caso de cuencas de ríos o arroyos, los caudales generalmente se expresan en metros cúbicospor segundo o miles de metros cúbicos por segundo. Son variables en tiempo y en el espacio y esta evolución se puede representar con los denominados hidrogramas.
El caudal en la ingeniería agrícola e hidráulica
El caudal de un río es fundamental en el dimensionamiento de presas, embalses y obras de control de avenidas. Dependiendo del tipo de obra, se emplean los caudales medios diarios, con undeterminado tiempo de recurrencia o tiempo de retorno, o los caudales máximos instantáneos. La forma de obtención de uno y otro es diferente y, mientras para los primeros se puede tomar como base los valores registrados en una estación de medición, durante un número considerable de años, para los segundos, es decir para los máximos instantáneos, muy frecuentemente se deben calcular a través demodelos matemáticos.
La medición práctica del caudal líquido en las diversas obras hidráulicas, tiene una importancia muy grande, ya que de estas mediciones depende muchas veces el buen funcionamiento del sistema hidráulico como un todo, y en muchos casos es fundamental para garantizar la seguridad de la estructura. Existen diversos procedimientos para la determinación del caudal instantáneo, en elartículo medición del caudal se presentan algunas.
Los caudales de los ríos y arroyos
Caudal instantáneo
Como su nombre lo dice, es el caudal que se determina en un instante determinado. Su determinación se hace en forma indirecta, determinado el nivel del agua en el río (N0), e interpolando el caudal en la curva calibrada de la sección determinada precedentemente. Se expresa en m3/s.Caudal medio diario
Es la media de los caudales instantáneos medidos a lo largo del día. Si la sección de control es del tipo limnimétrico, normalmente se hacen dos lecturas diarias de nivel, cada 12 horas.
Si la sección es del tipo limnigráfico convencional, es decir que está equipada con un registrador sobre cinta de papel, el hidrólogo decide, según la velocidad de variación del nivel delagua, el número de observaciones que considerará en el día. Siendo M, el número de puntos considerado, la fórmula anterior se transformará en la siguiente:
Se expresa en m3/s.
Si la sección es del tipo telemétrico, donde el registro del nivel del agua se hace a intervalos de tiempo determinado dt (en segundos), el número diario de registros será de
, aplicándose la fórmula anterior....
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