¿Qué es el flujo volumétrico? - Fórmulas, unidades y símbolos
En física, en particular en mecánica de fluidos, es muy importante tener conceptos claros. Saber la diferencia entre algunos términos es necesario sobre todo cuando medimos el consumo de una sustancia que se puede convertir en un gasto de dinero.
Entonces, ¿Qué es el flujo volumétrico? Trataremos de entender el caudal, algunas fórmulas, cómo se puede expresar y con qué unidad de medida, o con el símbolo correcto.
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Luego, podremos utilizar el conocimiento en conjunto con el principio de Bernoulli o la ley de conservación de la masa. Sobre las características de las sustancias quizá debas saber que es la temperatura, volumen o incluso la densidad volumétrica.
¿Qué es el flujo volumétrico?
El lector se puede imaginar una tubería como en los ejercicios del principio de Bernoulli, luego corta una parte (debería quedar en forma circular). Alguien por error abre la llave y está saliendo agua de esa tubería abierta, ¿Podrías saber cuánta se pierde? ¿Cuál es la unidad de medida? ¿Con qué velocidad?
Para responder de manera sencilla, te podemos decir que el agua que está saliendo de la tubería es un flujo volumétrico. ¿Así de fácil? Para ser un poco más exacto, es el volumen de fluido que pasa a través de una sección transversal.
En el ejemplo que acabamos de mencionarte, es el agua que sale del círculo que queda después de cortar la tubería. De ese modo, puedes imaginar de una manera sencilla lo que es el flujo volumétrico, pero sigue leyendo y te mostramos otros detalles interesantes al respecto.
¿Qué mide el flujo volumétrico?
Mide la cantidad de fluido que pasa por un área transversal o el volumen que se mueve en el tiempo. En consecuencia, es muy importante en el estudio de los fluidos, puesto que, va a determinar las cantidades que circulan en el sistema de un modo bastante simple.
¿Cuál es la diferencia entre flujo volumétrico y caudal?
Muchas veces cuando vamos conociendo el tema surgen preguntas de este tipo, estamos hablando de términos como símbolo, flujo másico, caudal, m3, gasto másico, entre otros.
Por tal motivo, es necesario aclarar dudas antes de resolver ejercicios sobre hidrostática o el principio de Bernoulli.
Entonces, el Flujo volumétrico y el caudal pueden ser parecidos, pero, una diferencia sutil es que con caudal, queremos decir la cantidad de fluido que pasa en cierto tiempo.
Por su parte, cuando hablamos de flujo volumétrico, nos referimos al fluido en movimiento que pasa por una sección transversal. De esa manera, podemos observar que aunque guardan relación, ambos términos tienen un significado distinto y nos ayudan a lograr diferentes objetivos.
¿Cómo determinar cuál es el flujo volumétrico?
Vamos a lo puntual, lo físico, para esto nos apoyamos en las herramientas que nos ayudan a estudiar nuestro mundo material, como la matemática y las unidades de medida.
Con esto podremos definir de mejor manera el caudal según variables o dimensiones. En consecuencia, estas pueden variar según las condiciones del ambiente, un efecto conocido es la dilatación volumétrica.
Para una mejor explicación visual del asunto, podemos expresar el flujo volumétrico a través de la siguiente ecuación:
Q=Volumen/Tiempo = V/t
ó
Q = Área x velocidad = Av
Unidades de medida para el flujo volumétrico
Siendo así, no tenemos duda de que las variables son Volumen/tiempo y Área por velocidad. De igual manera, con un análisis dimensional encontraremos que las dimensiones son de Longitud ^3/ tiempo.
En este sentido, podemos expresar el caudal en unidad de medida como: m3/ s, m3 /min, litros/h, litros/ día, galones/ min y así es muy útil saber convertirlas entre ellas, salvando tus tareas de ahora en adelante.
Símbolo del flujo volumétrico
La identificación a través de nomenclaturas, insignias o fórmulas es vital en el mundo de la física. Por ende, el símbolo usado en la bibliografía es Q.
Asimismo, vale la pena mencionar que lo usamos tanto con el caudal volumétrico como para el caudal másico o flujo másico o gasto volumetrico. Cabe destacar, que la rama de la física que estudia esto se conoce como 'Mecánica de fluidos'.
¿Cómo convertir el flujo másico a flujo volumétrico?
El flujo másico o el gasto másico se expresa con las unidades de medida de sistema internacional en kg/s, pues es similar al flujo volumétrico que se mide en m3/s.
La diferencia es que se habla de masa o de volumen. Igual vale decir del gasto másico que mide la masa del fluido que se mueve por unidad de tiempo.
Para determinar el gasto másico a través del flujo volumétrico vamos a necesitar de un dato extra como puede ser la densidad del fluido u otro que, o bien, nos lleve a determinar la masa o el volumen que hay de materia.