Figura 1. Un arroyo de montaña que fluye.

El flujo es el volumen total de un fluido que pasa por un punto fijo en un río o arroyo a lo largo del tiempo. Es comparable a la velocidad a la que viaja un volumen de fluido, como se ve en la Figura 1. Las tasas de flujo volumétrico se pueden medir en varias unidades de volumen/tiempo, tales como:

  • Litros por segundo (L/s)
  • Pies cúbicos por segundo (ft³/s)
  • Galones por minuto (gal/min)
  • Metros cúbicos por segundo (m³/s)

Se pueden usar herramientas domésticas o medidores especializados para encontrar tasas de flujo para tuberías, sistemas de alcantarillado y electrodomésticos. Las personas usan datos de flujo para microsistemas hidroeléctricos , sistemas de aguas residuales , captación de agua de lluvia , auditoría de agua, tasas de sedimentación, estadísticas de nivel freático y otra información relacionada con el agua . Para encontrar el flujo de cuerpos de agua más grandes, como ríos importantes o detrás de represas, se utilizan medidores.[1]

Esta página describe métodos de baja tecnología para determinar el flujo de pequeños arroyos y ríos, así como otras herramientas que pueden usarse para este propósito.

Método 1: método del cubo[edit | edit source]

Figura 2. Hallar el caudal usando un balde.

El método del balde es una forma sencilla de medir el caudal utilizando artículos domésticos. Requiere un cronómetro, un balde grande y preferiblemente de dos a tres personas. Para medir el caudal usando el método del balde:

  1. Mide el volumen del balde o recipiente. Tenga en cuenta que un balde típico de 5 galones a menudo tiene menos de 5 galones.
  2. Encuentra un lugar a lo largo del arroyo que tenga una cascada. Si no se encuentra ninguno, se puede construir una cascada usando un vertedero (ver Figura 4).
  3. Con un cronómetro, calcula el tiempo que tarda la cascada en llenar el balde con agua. Inicie el cronómetro simultáneamente con el inicio del llenado del balde y deténgalo cuando el balde se llene. El balde no debe llenarse sosteniéndolo debajo de la superficie de la corriente porque no es el verdadero caudal.
  4. Anota el tiempo que tarda en llenarse el balde.
  5. Repita los pasos dos y tres unas seis o siete veces y tome el promedio. Es una buena idea hacer algunas pruebas antes de registrar cualquier dato para que uno pueda tener una idea del tiempo y las medidas requeridas.
  6. Solo elimine los datos si surgen problemas importantes, como desechos de la corriente que interfieren con el flujo.
  7. La tasa de flujo es el volumen del balde dividido por el tiempo promedio que tomó llenar el balde.[2]
Datos del método de cubeta para flujo (ejemplo)
Número de prueba Tiempo (segundos) Volumen del balde (galones)
1 13.2 5
2 14 5
3 14.5 5
4 13 5
5 13.4 5
6 13.1 5

Aquí hay un ejemplo que usa los datos encontrados para la tasa de flujo de Jolly Giant Creek en los terrenos de Cal Poly Humboldt : Usando estos datos, la tasa de flujo volumétrico (Q) es igual al volumen del balde (V) dividido por el tiempo promedio ( t).

[math]\displaystyle{ Q=v/t }[/math]

dónde [math]\displaystyle{ t=\frac{13.2s+14s+14.5s+13s+13.4s+13.1s}{6 trials}=13.5 seconds }[/math]

asi que [math]\displaystyle{ t = 13.5 seconds }[/math] y [math]\displaystyle{ V = 5 gallons }[/math]

[math]\displaystyle{ Q = \frac{V}{t}= \frac{5 gallons}{13.5 seconds} = 0.37 \frac{gallons}{second} }[/math]

Entonces, el caudal es 0,37 galones/segundo o Q = 0,37 galones/segundo * 60 segundos/min = 22,2 galones/minuto.

Por lo tanto, el caudal (Q) es 22,2 GPM .

Método 2: método flotante[edit | edit source]

Figura 3. Hallar el caudal usando un flotador y una regla métrica.

El método de flotación (también conocido como método de sección transversal) se utiliza para medir el caudal de arroyos y ríos más grandes. Se encuentra multiplicando el área de la sección transversal de la corriente por la velocidad del agua. Para medir el caudal usando el método de flotación:

  1. Ubique un lugar en el arroyo que actuará como la sección transversal del arroyo.
  2. Usando una regla métrica, o algún otro medio de medición, mida la profundidad del arroyo a intervalos iguales a lo largo del ancho del arroyo (vea la Figura 3). Este método es similar al cálculo manual de una suma de Riemann para el ancho del río.
  3. Una vez recopilados estos datos, multiplique cada profundidad por el intervalo en el que se tomó y sume todas las cantidades. Este cálculo es el área de una sección transversal de la corriente.
  4. Decida una longitud de la corriente, generalmente más larga que el ancho del río, para enviar un objeto flotante hacia abajo (las naranjas funcionan muy bien).[3]
  5. Usando un cronómetro, mida el tiempo que le toma al flotador viajar a lo largo de la corriente desde el paso 4.
  6. Repita el paso cinco de 5 a 10 veces y determine el tiempo promedio que tarda el flotador en recorrer la corriente. Lanza el flotador al agua a diferentes distancias de la costa para obtener un promedio más preciso.
  7. Divida la longitud de la corriente encontrada en el paso 4 por el tiempo promedio en el paso 6 para determinar la velocidad promedio de la corriente.
  8. La velocidad encontrada en el paso 7 debe multiplicarse por un factor de corrección de fricción. Dado que la parte superior de una corriente fluye más rápido que la parte inferior debido a la fricción contra el lecho de la corriente, el factor de corrección de la fricción nivela el flujo. Para fondos ásperos o rocosos, multiplique la velocidad por 0,85. Para condiciones de lecho rocoso liso, lodoso, arenoso o liso, multiplique la velocidad por un factor de corrección de 0.9.
  9. La velocidad corregida multiplicada por el área de la sección transversal produce el caudal en volumen/tiempo. (Asegúrese de mantener unidades consistentes de longitud/distancia al medir la sección transversal y la velocidad, por ejemplo, metros, pies)

Método 3: Vertederos[edit | edit source]

Figura 4: Un ejemplo de un vertedero con muesca en V.

Los vertederos son presas pequeñas que se pueden usar para medir el caudal de arroyos de tamaño pequeño a mediano (unos pocos metros o más anchos). Permiten que el desbordamiento de la corriente se vierta sobre la parte superior del vertedero, creando una cascada, como se ve en la Figura 4. Los vertederos aumentan el cambio de elevación, lo que hace que el flujo de la corriente sea más consistente, lo que hace que las mediciones del caudal sean más precisas. Sin embargo, es muy importante que toda el agua del arroyo se dirija al vertedero para que represente con precisión el flujo del arroyo. También es importante evitar que se acumulen sedimentos detrás del vertedero. Los vertederos de cresta afilada funcionan mejor. Hay muchos tipos diferentes de vertederos que incluyen vertederos de cresta ancha, vertederos de cresta afilada, vertederos combinados, vertederos con muesca en V y vertederos de mínima pérdida de energía.

Método 4: Metros[edit | edit source]

Los medidores son dispositivos que miden el flujo de la corriente midiendo directamente la corriente. Hay muchos tipos diferentes de medidores, pero los más comunes son el medidor Pygmy, el medidor de vórtice, la sonda de flujo y el medidor de corriente, que se describen a continuación:

Otras lecturas[edit | edit source]

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Referencias[edit | edit source]

  1. Borde de ingenieros. (2000). Tasa de flujo volumétrico de fluido - Flujo de fluido. Obtenido el 28 de octubre de 2009 del sitio web de Engineer's Edge: http://www.engineersedge.com
  2. Trimmer, WL (septiembre de 1994). Estimación del flujo de agua. Recuperado el 29 de octubre de 2009 del sitio web de la Universidad Estatal de Oregón: http://web.archive.org/web/20091122100921/http://extension.oregonstate.edu:80/catalog/pdf/ec/ec1369.pdf
  3. Wikipedia. (2009, octubre). Flujo de corriente. Recuperado el 28 de octubre de 2009 del sitio web de Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Streamflow
  4. Geo-Scientific Ltd. (2001). Flow and Current Meters. Retrieved November 7, 2009, from Geo-Scientific Ltd. website: http://www.geoscientific.com/flowcurrent/index.html
  5. Cahner Publishing Company. (1984, November 21). Liquid Flowmeters. Retrieved October 28, 2009, from Omega Engineering website: http://web.archive.org/web/20170909023441/http://www.omega.com:80/techref/flowcontrol.html
  6. Geo Scientific Ltd. (2001). Global Flow Probe. Retrieved November 7, 2009, from Geo Scientific Ltd. website: http://www.geoscientific.com/flowcurrent/Flow_Probe.html
  7. Geo Scientific Ltd. (2001). Swoffer Current Meter. Retrieved November 4, 2009, from Geo Scientific Ltd. website: http://www.geoscientific.com/flowcurrent/Swoffer2100_CurrentMeter.html