Si consideramos la masa líquida que pasa a través de una sección perpendicular al eje del movimiento de una sección perpendicular al eje del movimiento de una conducción cualquiera, la velocidad en cada punto de esa sección del fluido será, en general, variable en el tiempo y en el espacio. Pues bien, ésta velocidad se llama velocidad instantánea, y es un vector, que se representa por v.
El caudal de agua que fluye por dicha sección es la masa de agua que la atraviesa en la unidad de tiempo, y va a depender de la velocidad instantánea de la vena líquida. Para poder evaluarlo, tomamos una superficie elemental de sección, que llamaremos diferencial de sección del conductor, de manera que:
Donde:
dQ = caudal elemental a través de ds.
ds = superficie elemental de la sección total S
= velocidad instantánea.
Por tanto, integrando la diferencial,
Siendo Q el caudal a través de la sección s.
A través de la anterior ecuación se puede definir la velocidad media, representando por la letra v, que no es un vector, sino un valor medio que es el utilizado para el cálculo de conducciones.
Por tanto,
Las unidades más usuales en las que se expresan las anteriores magnitudes, son:
- Caudal: m3/h, l/s, l/h, l/min.
- Velocidad: m/s.
EJEMPLO: Supongamos una conducción de diámetro 26/28 mm., que ha de transportar un caudal de 0'58 l/s. ¿Qué velocidad, en m/s, llevaría el agua en la conducción? Veamos:
v = Q / S
Q = caudal = 0'58 l/s
S = sección.
La sección podemos calcularla a partir del diámetro de la conducción, que es de 26 mm. Por tanto,
Diámetro (D) = 26 mm => Radio = D/2 = 13 mm.
S = · r2 = 530'929 mm2.
Antes de aplicar la ecuación, debemos hacer las unidades congruentes a fin de obtener la velocidad en m/s , de la siguiente manera:
Q = 0'58 l/s = 5'8 · 10-4 m3/s.
S = 530'929 mm2 = 5'30929 · 10-4 m2.
Por tanto:
v = Q/S = (5'8 · 10-4) / (5'30929 · 10-4) = 1'092 m/s.