Gasto O Caudal
El Gasto o Caudal es la magnitud física que nos indica cuántas unidades de volumen (mililitros mL, litros L, metros cúbicos m3) pasan a través de una tubería o conducto, por cada unidad de tiempo (segundo).
Se le denomina también Velocidad de Flujo ó Flujo Volumétrico, y es de suma utilidad para las mediciones industriales.
La mayoría de los procesos implican el paso de material de un punto a otro. La velocidad a la cual se transporta el material a través de una línea de proceso constituye la Velocidad de Flujo de éste.
La velocidad de flujo de una corriente de proceso puede expresarse como velocidad de Flujo másico (masa/tiempo), o como velocidad de flujo volumétrico (volumen/tiempo).
Unidades del Gasto o Caudal
Al tratarse de una velocidad, el Gasto o Caudal se representa con unidades de volumen por cada unidad de tiempo.
En el sistema internacional de unidades (SI) el gasto se representa con las unidades metros cúbicos cada segundo (m3/s), y además como Litros cada segundo (L/s), que es lo mismo que Decímetros cúbicos cada segundo (dm3/s).
En el sistema inglés de unidades, el gasto se representa con dos unidades principales: pies cúbicos cada segundo (ft3/s) y pulgadas cúbicas cada segundo (in3/s).
Hay ocasiones en que se representa como galones cada segundo (gal/s). Su equivalencia es:
1 gal / s = 3.785 Litros / s
Cálculo del Gasto o Caudal
El Gasto o Caudal se puede calcular de dos maneras diferentes:
1.- Dividiendo un Volumen definido entre el tiempo que haya tardado en ir de un punto a otro, por ejemplo, desde una manguera a un recipiente de volumen conocido. La fórmula para calcularlo es:
Q = V / t
Con la primera fórmula, las unidades que van a interactuar son:
Q: metros cúbicos sobre segundo (m3/s)
V: metros cúbicos (m3)
t: segundos (s)
2.- A partir del Flujo Másico, utilizando la Densidad para convertir a unidades de Volumen. La Fórmula utilizada es:
Q = ṁ / ρ
De esta manera, con esta segunda fórmula, las unidades que van a interactuar son:
Q: metros cúbicos sobre segundo (m3/s)
ṁ: Kilogramos sobre segundo (Kg/s)
ρ: Kilogramos sobre metro cúbico (kg/m3)
Medidores de Flujo Volumétrico
Un Flujómetro es un dispositivo que se monta en una línea de proceso para obtener una lectura continua de la velocidad de flujo en dicha línea. Dos medidores de flujo comunes son el Rotámetro y el Medidor de Orificio. El Rotámetro es un tubo cónico vertical que contiene un flotador, el cual se va elevando en el interior del tubo al aumentar la velocidad de flujo.
El Medidor de Orificio es una obstrucción en el canal de flujo que tiene una abertura angosta a través de la cual pasa el fluido. La presión de dicho fluido disminuye desde la parte anterior (aguas arriba) del orificio, hacia la parte posterior (aguas abajo) a éste; la caída de presión (que puede medirse con un manómetro diferencial) varía con la velocidad de flujo. Al aumentar la velocidad de flujo, es mayor la caída de presión.
Ejemplos de Gasto o Caudal
1.- Por una tubería circula una corriente de agua, para terminar llenando un recipiente con Volumen de 200 Litros. Si el recipiente se llenó en un tiempo de 65 segundos, ¿con qué gasto iba el agua?
Q = V / t
Q = V / t = (200 L) / (65 s)
Q = 3.08 L/s
2.- Por una tubería circula una corriente de agua, para terminar llenando un recipiente con Volumen de 450 Litros. Si el recipiente se llenó en un tiempo de 30 segundos, ¿con qué gasto iba el agua?
Q = V / t
Q = V / t = (450 L) / (30 s)
Q = 15 L/s
3.- Por una tubería circula una corriente de agua, para terminar llenando un recipiente con Volumen de 1000 Litros. Si el recipiente se llenó en un tiempo de 332 segundos, ¿con qué gasto iba el agua?
Q = V / t
Q = V / t = (1000 L) / (332 s)
Q = 3.012 L/s
4.- Por una tubería circula una corriente de agua, para terminar llenando un recipiente con Volumen de 150 Litros. Si el recipiente se llenó en un tiempo de 15 segundos, ¿con qué gasto iba el agua?
Q = V / t
Q = V / t = (150 L) / (15 s)
Q = 10 L/s
5.- Por una tubería circula una corriente de agua, para terminar llenando un recipiente con Volumen de 100 Litros. Si el recipiente se llenó en un tiempo de 50 segundos, ¿con qué gasto iba el agua?
Q = V / t
Q = V / t = (100 L) / (50 s)
Q = 2 L/s
6.- Por una tubería circula una corriente de agua, con un flujo másico de 50 Kg/s. Si la densidad del agua es de 998 Kg/m3, ¿con qué gasto iba el agua?
Q = ṁ / ρ
Q = ṁ / ρ = (50 Kg/s) / (998 Kg/m3)
Q = 0.0501 m3/s = 50.1 L/s
7.- Por una tubería circula una corriente de agua, con un flujo másico de 80 Kg/s. Si la densidad del agua es de 1001 Kg/m3, ¿con qué gasto iba el agua?
Q = ṁ / ρ
Q = ṁ / ρ = (80 Kg/s) / (1001 Kg/m3)
Q = 0.08 m3/s = 80 L/s
8.- Por una tubería circula una corriente de agua, con un flujo másico de 30 Kg/s. Si la densidad del agua es de 986 Kg/m3, ¿con qué gasto iba el agua?
Q = ṁ / ρ
Q = ṁ / ρ = (30 Kg/s) / (986 Kg/m3)
Q = 0.0304 m3/s = 30.4 L/s
9.- Por una tubería circula una corriente de agua, con un flujo másico de 100 Kg/s. Si la densidad del agua es de 999 Kg/m3, ¿con qué gasto iba el agua?
Q = ṁ / ρ
Q = ṁ / ρ = (100 Kg/s) / (999 Kg/m3)
Q = 0.1001 m3/s = 100.1 L/s
10.- Por una tubería circula una corriente de agua, con un flujo másico de 300 Kg/s. Si la densidad del agua es de 1002 Kg/m3, ¿con qué gasto iba el agua?
Q = ṁ / ρ
Q = ṁ / ρ = (300 Kg/s) / (1002 Kg/m3)
Q = 0.2994 m3/s = 299.4 L/s