Gasto o caudal

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2018

El Gasto es la velocidad con la que fluye determinado Volumen de un líquido, generalmente Agua. Es uno de los principales fenómenos físicos estudiados por la Hidrodinámica.

La Hidrodinámica es la parte de la Hidráulica que estudia los líquidos en movimiento. La Hidrodinámica investiga fundamentalmente a los fluidos incompresibles, que es otra forma de llamar a los líquidos.

Aplicaciones de la Hidrodinámica

La aplicación de la Hidrodinámica se encuentra en el diseño de canales, construcción de puertos, presas, en la fabricación de barcos, turbinas, hélices y ductos.

Presa, aplicación de la Hidrodinamica

Para el estudio de los líquidos en movimiento, se hacen las siguientes suposiciones:

1.- Los líquidos son incompresibles.

2.- Se considera despreciable la viscosidad, es decir, que el líquido fluye sin resistencia.

3.- La velocidad de toda partícula de líquido es igual al pasar por el mismo punto; a esto se le llama Flujo estacionario o de Régimen estable.

4.- El flujo de los líquidos es irrotacional, implica que un elemento del fluido no posee una velocidad angular neta; esto elimina la posibilidad de remolinos (el flujo no es turbulento).

Gasto y Ecuación de Continuidad

El Gasto es la Relación que existe entre el Volumen del líquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarde en fluir y se representa por:

G = V / t

Donde:

G = Gasto en unidades de Volumen sobre unidades de tiempo. Generalmente (m3/s), (cm3/s)

V = Volumen del líquido que fluye en metros cúbicos (m3)

t = tiempo que tarda en fluir el líquido, en segundos (s)

El Gasto también puede calcularse si se conoce la velocidad del líquido y el área de la sección transversal de la tubería:

G = A * v

Donde:

G = Gasto en unidades de Volumen sobre unidades de tiempo. Generalmente (m3/s), (cm3/s)

A = Área de la sección transversal del tubo en metros cuadrados (m2)

v = velocidad del líquido en metros sobre segundo (m/s)

Ecuación de continuidad

Un líquido fluye con más rapidez a través de una sección estrecha de tubería y más lentamente a través de secciones más amplias. Debido a este principio, el agua fluye más rápido cuando las orillas de un arroyo en algunas partes están más cercanas entre sí.

Agua fluye por una tubería con un Área fija

Cuando una tubería tiene una variación en su sección transversal también tiene un cambio de velocidad del líquido, de tal modo que el gasto en el punto donde el área transversal es más grande, es igual al gasto en el punto donde el área transversal es más pequeña. Simbólicamente, la ecuación de continuidad se escribe:

G1 = G2

Por tanto:

A1v1 = A2v2

Ejemplos de Gasto y Ecuación de Continuidad

1.- Calcular el Gasto cuando 500 m3 de Agua han tardado 20 segundos en llegar de un punto a otro.

G = V / t

G = (500 m3) / (20 s)

G = 25 m3 / s

2.- Calcular el Gasto cuando 350 m3 de Agua han tardado 35 segundos en llegar de un punto a otro.

G = V / t

G = (350 m3) / (35 s)

G = 10 m3 / s

3.- Calcular el Gasto cuando 1550 m3 de Agua han tardado 300 segundos en llegar de un punto a otro.

G = V / t

G = (1550 m3) / (300 s)

G = 5.1667 m3 / s

4.- Calcular el Gasto cuando 220 m3 de Agua han tardado 2 segundos en llegar de un punto a otro.

G = V / t

G = (220 m3) / (2 s)

G = 110 m3 / s

5.- Calcular el Gasto cuando el Agua recorre una tubería con sección transversal de 3 m2 a 6 m/s

G = A * v

G = (3 m2) * (6 m/s)

G = 18 m3/s

6.- Calcular el Gasto cuando el Agua recorre una tubería con sección transversal de 2 m2 a 11 m/s

G = A * v

G = (2 m2) * (11 m/s)

G = 22 m3/s

7.- Calcular el Gasto cuando el Agua recorre una tubería con sección transversal de 4 m2 a 16 m/s

G = A * v

G = (4 m2) * (16 m/s)

G = 64 m3/s

8.- Calcular el Área angosta de la tubería, si por esta pasa Agua a 5 m/s, y en la ancha de 7 m2 pasa a una velocidad de 2 m/s

A1v1 = A2v2

A1*(5 m/s) = (7 m2)*(2 m/s)

A1 = [(7 m2)*(2 m/s)] / (5 m/s)

A1 = 2.8 m2

9.- Calcular la velocidad en el Área angosta de una tubería, que es de 2 m2, si a través del área ancha de 4 m2 el Agua pasa a 10 m/s.

A1v1 = A2v2

(2 m2) * v1 = (4 m2)*(10 m/s)

v1 = [(4 m2)*(10 m/s)] / (2 m2)

v1 = 20 m/s

10.- Calcular el Área ancha de una tubería por la que corre Agua a 20 m/s, si por la parte angosta, con Área de 1 m2, corre a 56 m/s.

A1v1 = A2v2

(1 m2)*(56 m/s) = A2*(20 m/s)

A2 = [(1 m2)*(56 m/s)] / (20 m/s)

A2 = 2.8 m2

Citado APA: (A. 2018,05. Gasto o caudal. Revista Ejemplode.com. Obtenido 05, 2018, de http://www.ejemplode.com/37-fisica/4923-gasto_o_caudal.html)

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2018

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