Caudal
Introducción
En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río, canal, …) por 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 en la unidad de tiempo. Se representa con (del italiano, quantità [1]).
Definición matemática
En el caso de que el flujo sea normal a la superficie o sección considerada, de área A, entre el caudal y la velocidad promedio del fluido existe la relación:.
donde.
En el caso de que velocidad del fluido forme un ángulo θ con la perpendicular a la sección de área A atravesada por el fluido con velocidad uniforme v, entonces el flujo se calcula como:.
En el caso particular de que el flujo sea perpendicular al área A (por tanto θ = 0 y ) entonces el 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 dS un elemento diferencial de área.
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 (p. ej., m³/s).
En el caso de cuencas "Cuenca (accidente geográfico)") de ríos o arroyos, los caudales generalmente se expresan en metros cúbicos por 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.