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Calculadora de caudales (volumétrico y másico)

Índice general

¿Qué es el caudal? Caudal volumétrico y másico¿Cómo calcular el caudal? Fórmulas de caudalCómo utilizar la calculadora de caudalPreguntas frecuentes

Lo creas o no, nuestra calculadora de caudal no sólo es útil en mecánica de fluidos, sino también en problemas cotidianos. No sólo te ayudará si quieres averiguar el caudal de una manguera de jardín o de una alcachofa de ducha, sino también si tienes curiosidad por saber cuánta sangre bombea tu corazón cada minuto (lo que conocimos en la calculadora del gasto cardíaco 🇺🇸). También puede servirte como simple calculadora de la velocidad de una manguera.

Para una comprensión completa del tema, puedes encontrar a continuación una sección que explica qué es el caudal, así como un párrafo que ayuda a comprender cómo calcular el caudal. ¡Ten cuidado, ya que el propio término "caudal" puede ser ambiguo! Por suerte para ti, hemos implementado dos fórmulas de caudal, por lo que estás cubierto en ambos casos. Esto significa que nuestra herramienta puede servir tanto de calculadora del caudal volumétrico (es decir, podemos utilizarla para calcular los galones por minuto) como de calculadora del caudal másico.

¿Qué es el caudal? Caudal volumétrico y másico

El caudal o flujo, es la cantidad de algo que fluye (valga la redundancia) por unidad de tiempo. Cuando hablamos de caudal, lo más probable es que te imagines el concepto de caudal volumétrico (también conocido como caudal de líquido, caudal volumétrico o velocidad volumétrica). El caudal volumétrico puede definirse como el volumen de un determinado fluido que pasa a través de una determinada área de sección transversal por unidad de tiempo. Se suele representar con el símbolo QQ (a veces V˙\dot{V}: VV con un punto)

Q=VtQ = \frac{V}{t}

Otro concepto relacionado es el caudal de masa, a veces llamado flujo de masa o corriente de masa. Esta vez no se trata del volumen, sino de la masa de una sustancia que pasa a través de una determinada área transversal por unidad de tiempo. Es una medida esencial cuando se depura el agua en una planta de aguas residuales.

Lo indicamos con un punto sobre el símbolo mm:

m˙=mt\dot{m} = \frac{m}{t}

El caudal másico se utiliza habitualmente en las especificaciones de ventiladores y turbinas, entre otras cosas.

¿Cómo calcular el caudal? Fórmulas de caudal

Explicación breve:

Fórmula del caudal volumétrico:

V˙=Av\dot{V} = A\cdot v

donde,

  • AA - El área de la sección transversal;
  • vv - La velocidad del flujo.

Fórmula del caudal:

m˙=ρV˙=ρAv\dot{m} = \rho\cdot\dot{V} = \rho\cdot A\cdot v

donde ρρ es la densidad del fluido.

Explicación más larga:

La fórmula del caudal volumétrico puede escribirse de forma alternativa (léase: mucho más útil). Primero puedes calcular el volumen de una porción de fluido en un canal como:

V=AlV = A\cdot l

donde A es el área de la sección transversal del fluido, y ll es la anchura de una porción dada del fluido. Si nuestra tubería es circular, no hay más que aplicar la fórmula para calcular el volumen del cilindro. Sustituyendo la fórmula anterior por la ecuación de la definición del caudal, obtenemos

V˙=Vt=Alt\dot{V} = \frac{V}{t} = \frac{A\cdot l}{t}

Como l/tl / t es la longitud del volumen dividida por el tiempo, puedes ver que no es más que la velocidad del flujo. Así pues, la fórmula del caudal volumétrico se reduce a:

V˙=Av\dot{V} = A\cdot v

La mayoría de las tuberías son cilíndricas, por lo que la fórmula del caudal volumétrico será la siguiente:

V˙cilindro=π(d2)2v\dot{V}_{\mathrm{cilindro}} =\pi\cdot \left(\frac{d}{2}\right)^2\cdot v

donde dd es el diámetro de la tubería.

La ecuación puede reordenarse para hallar la fórmula de la velocidad en la tubería.

Para hallar la fórmula del caudal másico, primero tenemos que recordar la definición de densidad:

ρ=mV\rho = \frac{m}{V}

Como el caudal másico es la masa de una sustancia que pasa por unidad de tiempo, podemos escribir la fórmula como:

m˙=mt=ρVt=ρV˙=ρAv\begin{split} \dot{m} &= \frac{m}{t} = \frac{\rho\cdot V}{t} = \rho\cdot\dot{V} \\[1em]&= \rho\cdot A\cdot v \end{split}

La última igualdad es la más refinada:

m˙=ρAv\dot{m} = \rho\cdot A\cdot v

Cómo utilizar la calculadora de caudal

Ahora que sabes lo que es el caudal, vamos a comprobarlo con un ejemplo sencillo:

  1. Primero, selecciona una forma de la lista. Para este ejemplo, nos gustaría conocer el caudal de agua en una tubería circular, así que seleccionaremos la opción circular (tubería).

  2. Introduce las medidas necesarias para calcular el área de la sección transversal. Si la sección transversal es un círculo o un cuadrado/rectángulo, encontrarás esa opción en la lista. En cualquier otro caso, puedes escribir el valor del área directamente en la calculadora (puedes utilizar nuestra completa calculadora de área para ayudarte). Elijamos una tubería con un diámetro interior de 30 cm30\ \mathrm{cm}.

  3. Introduce la velocidad media del flujo. Elijamos 5 m/s5\ \mathrm{m/s}.

  4. Y ya está, la primera parte de los cálculos está hecha: la herramienta ha funcionado como una calculadora de caudal. Hemos averiguado que el caudal volumétrico es 0.3534 m3/s0.3534\ \mathrm{m^3/s}. Recuerda que siempre puedes cambiar las unidades, así que no te preocupes si necesitas trabajar en galones/minuto o litros/hora.

  5. Si conoces la densidad, también puedes calcular el caudal másico; sólo tienes que introducir la densidad del material de flujo. En nuestro ejemplo, el agua tiene una densidad aproximada de 998 kg/m3998\ \mathrm{kg/m^3} (la densidad del agua en 68 °F68\ \mathrm{\degree F}, o 20 °C20\ \mathrm{\degree C}). Sin embargo, si quieres ser superpreciso, consulta nuestra [calculadora de densidad del agua](calc: 1459), ya que la densidad cambia con la temperatura, la salinidad y la presión.

  6. La herramienta mostraba un caudal de másico de 352.7 kg/s352.7\ \mathrm{kg/s}. ¡Genial!

No olvides que nuestras herramientas son flexibles, por lo que puedes utilizar esta calculadora como calculadora de velocidad de tuberías. Por ejemplo, puedes determinar la velocidad del agua de tu grifo, dado el diámetro (por ejemplo, 1 cm1\ \mathrm{cm}) y el caudal de un grifo de cocina (el intervalo habitual es 55 litros - 1212 litros por minuto, según el tipo de aireador). Por cierto, ¿has visto nuestra calculadora de agua del grifo 🇺🇸, que muestra tu ahorro si cambiaras del agua embotellada al agua del grifo?

Preguntas frecuentes

¿Qué es el caudal?

El caudal es una cantidad que expresa la cantidad de sustancia que pasa a través de un área de sección transversal en un tiempo determinado. La cantidad de fluido suele cuantificarse mediante su volumen o masa, según la aplicación.

¿Cómo encuentro el caudal másico a partir del caudal volumétrico?

Para hallar el caudal másico, tienes que multiplicar el caudal volumétrico por la densidad de la sustancia. Esta relación es más fácil de recordar si recuerdas que la densidad es el cociente de la masa y el volumen.

¿Cómo calculo el flujo sanguíneo?

Para calcular el flujo o caudal sanguíneo a través de una vena o arteria:

  1. Divide el diámetro del vaso por 2 para obtener el radio.
  2. Halla el área de sección transversal circular utilizando A = π × r².
  3. Determina la velocidad media de la sangre** en el vaso.
  4. Multiplica el área por la velocidad para obtener el caudal volumétrico de sangre.

¿Qué significa caudal máximo?

El caudal máximo te indica el límite superior de la cantidad de líquido que se puede transferir a través de un objeto en un intervalo de tiempo determinado. Por ejemplo, cuanto mayor sea para un grifo, más rápido podrás llenar una bañera.

¿Cómo calculo la velocidad del fluido a partir del caudal?

Para determinar la velocidad del fluido a partir del caudal volumétrico, tienes que dividirlo por el área de la sección transversal de la sustancia.

Para el caudal másico, realiza una división adicional por la densidad del fluido.

Selecciona la forma

Flow rate: circular pipe.

Caudal

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