¿Qué es el gasto volumétrico? - Fórmula, ejemplos y ejercicios resueltos

En las obras públicas que tienen que ver con una tubería y agua, la matemática y física son muy importantes. Pues, en este tipo de operaciones, el cálculo de la cantidad de fluido, el volumen y la velocidad requieren de mucha atención. En ese sentido, existe una actividad que se denomina gasto volumétrico, que se debe ejecutar con mucha frecuencia a fin de evitar desastres en las calles. Así que, en el artículo hablaremos de este tema y su relación con el principio de Bernoulli. De igual forma, veremos algunos ejercicios resueltos, sin presión.

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¿Qué es el gasto volumétrico?

Al hablar de volumen se hace referencia a la cantidad existente de un determinado líquido o fluido en una superficie. De ese modo, se le llama análisis volumétrico al conjunto de estudios que se le ejecuta al agua u otros elementos líquidos que se encuentre bajo observación. Es necesario comprender estos aspectos antes de entrar en el tema de gastos.

¿Qué es el gasto volumétrico o caudal?

El gasto volumétrico también recibe el título de flujo, de modo que es factible encontrar este tema con cualquiera de las dos denominaciones, de hecho, la segunda es más común. Cuando se habla de ese gasto del caudal, se aplica con el fin de dirimir de manera específica la cantidad de masa de fluido que fluye en alguna zona durante un periodo de tiempo exacto.

Es decir, es un cálculo que permite saber a las personas la actitud que tiene una masa de agua en algún momento. Esto se aplica en muchos ámbitos, como ejemplos, cuando el nivel del mar sube y se presenta un peligro para tierra. También en los momentos en los que llueve de manera desproporcionada, por tanto, las alcantarillas reciben muchos litros.

¿Cómo se determina el flujo volumétrico en una tubería?

En el concepto de gasto volumétrico o flujo, esta variable siempre se representa mediante la letra Q. De modo que, en los ejercicios resueltos, el resultado establece que Q = x. Siendo la equis, el número final que arroja la ecuación o fórmula.

El caudal o flujo volumétrico no solo se emplea para obtener el volumen. Si no que, si se tienen los datos suficientes, lo que es frecuente que ocurra, se vale determinar la velocidad, energía e incluso temperatura del fluido. Sin embargo, la presión es uno de los factores más importantes que arroja la fórmula.

La definición del flujo volumétrico nos presenta la ecuación que permite obtener la cantidad de líquido en una superficie transversal. Por lo que, en la mayoría de ocasiones, la utilidad de la misma se refleja en que el espacio es una tubería. De modo que, la importancia que adquiere, esta operación matemática en las grandes ciudades es alta.  Esto tiene una alta relación con el Principio de Bernoulli, quien creó una ecuación que permite obtener el comportamiento de una corriente de agua.

¿Cuál es la fórmula del gasto volumétrico?

La fórmula del gasto o flujo es bastante sencilla y no solicita muchos elementos para determinarla. En ese sentido, nos dice que el gasto se calcula mediante la división del volumen de tubería entre el tiempo en el que se ejecuta la operación. Por ende, es Q=v/t. La V no representa velocidad, sino el volumen o capacidad con la que cuenta cuna superficie.

Sin embargo, existe una alternativa que permite sacar el flujo volumétrico que se gasta en un caudal determinado. Esta no se origina por la definición, sino que parte de la cantidad de elementos con los que se cuente en el momento de la ejecución de la operación.  En ese sentido, nos dice que el flujo Q proviene de la multiplicación del área por la rapidez del caudal Q= Av.

Esto proviene de la sustitución del volumen por área y anchura (Ad). No obstante, la v de rapidez se genera de reemplazar la división del ancho entre tiempo d/t. Así que, acá si trabaja un poco con la velocidad y presión, que proporcionan una energía, pero no engloba la temperatura. Esto es una especie de combinación del Principio de Bernoulli con la fórmula original. Es importante destacar que, no se trabaja con densidad volumétrica.

¿Cómo obtener el gasto volumétrico?

El gasto volumétrico, flujo o caudal se obtienen si se siguen una de esas dos ecuaciones. No hay una tercera opción, por lo que se precisa contar con los elementos mencionados. En ese sentido, de nada sirve poseer la temperatura del agua en la tubería, si no se tiene el área. Tampoco, funciona calcular la energía que produce su movimiento mediante la velocidad, pues, lo que se requiere es rapidez.

Ejemplos del gasto volumétrico

Uno de los ejemplos más comunes en lo que es el gasto volumétrico se encuentra dentro de nuestro cuerpo. En ese sentido, el humano se compone de líquido, pero no es necesario hablar de agua. La sangre que dispara el corazón, pasa por tuberías, que son las venas. Por tanto, en su recorrido, hasta llegar de nuevo al órgano cardiaco, se produce un gasto. Se podría decir que, en el trayecto, se pierde un poco de sangre, pues esta se queda en otros lugares y no regresa al corazón.

Ejercicios resueltos del gasto volumétrico

Para ver ejercicios resueltos de este tema existen muchas páginas en internet. Sin embargo, acá te dejamos uno. En estos ejemplos, se solicita el cálculo del gasto volumétrico de agua que va por una tubería en 1.8 metros cúbicos durante treinta segundos. Lo que, queda ahora, es ordenar estos datos. Luego, lo que se tiene que hacer es una división simple para obtener los ejercicios resueltos.

Q =?

V= 1.8 m3

T= 30 s.

Q=1.8/30= 0.06 m3/s.