¿Qué es el Caudal?
El caudal se refiere a la cantidad de fluido o gas que circula por un ducto, como puede ser una tubería, en un período de tiempo determinado. En otras palabras, el caudal es la cantidad de volumen de una sustancia que pasa a determinada velocidad.
Ahora que se definió el caudal como el cálculo de un volumen, se puede comprender mejor como obtiener su fórmula.
Teniendo en cuenta que se trata con un cilindro, se usará la fórmula que se muestra a continuación para obtiener el volumen, la formula es la siguiente:
\[ \frac{\pi}{4}D^{2} A \]
Donde:
- D- Diámetro
- A- Altura
El cálculo del caudal que se desea obtener es para un cilindro que está compuesto por el diámetro del émbolo, el diámetro del vástago y la carrera.
Dado que la presión también influye en el cálculo del caudal, se le considerará de la siguiente manera: la suma de la presión total a la que opera la red y la presión ambiental, dividida por un bar, para asegurar que la presión sea adimensional.
Teniendo en cuenta que este tipo de cilindros realiza dos movimientos (avance y retroceso), se tendrán que calcular ambos. Utilizando los dos radios del émbolo y el vástago, se relizará el cálculo de la siguiente manera.
Para comenzar, se calculará el primer movimiento, al que se le considera el movimiento de avance y se denotará como QA. Se utilizará la medida del diámetro del émbolo, que es el diámetro con la medida más grande.
Siguiendo la fórmula del cilindro, la carrera tomará el lugar de la altura.
El valor que se pondrá como el diámetro será la medida del diámetro del émbolo, por último, se multiplica la presión como de la manera mencionada anteriormente.
Al finalizar se obtiene la fórmula de QA de la siguiente manera:
QA=π/4 ((D)^2 )(C)((Pt+Pa)/(1 bar))
Donde:
D- Diámetro del émbolo
C- Carrera
PT- Presión total
PA- Presión atmosférica
Para continuar, se realizarán los calculos el segundo movimiento, que es el de retroceso al que denotaremos como QR. usando la medida del diámetro del embolo (la mayor) y la del vástago (la menor).
Calcular QR es muy similar a calcular QA, con la diferencia de que, como se busca obtener el retroceso es necesario encontrar la diferencia con una resta de diámetros.
Con lo que se obtiene la siguiente fórmula:
QR=π/4 ((De)^2-(dv)^2 )(C)((Pt+Pa)/(1 bar))
Donde:
DE-Diámetro del émbolo
DV-Diámetro del vástago
C- Carrera
PT- Presión total
PA- Presión atmosférica
Ahora, QR y QA son las dos partes necesarias para calcular el caudal total, que se denotará como QT. Ya que QT es la suma de los movimientos anteriores su formula quedará de la siguiente manera:
QA+QR=QT
NOTA: Las unidades de QT que se desean obtener son decímetros o litros cúbicos por minuto por tanto es necesario convertir las unidades que se proporcionen en el problema.
| Unidades | Equivalencia a 1 dm3 | |
| Metro cúbico | 1 m3 | 1×103 |
| Centímetro cúbico | 1 cm3 | 1×10-3 |
| Milímetro cúbico | 1 mm3 | 1×10-6 |
| Litro | L | 1 |