¿Qué es el caudal másico?
El caudal másico (ṁ, que se lee «m punto») es la cantidad de masa que atraviesa una sección transversal determinada por unidad de tiempo, y se expresa en kilogramos por segundo (kg/s). Es una magnitud fundamental en la mecánica de fluidos, la termodinámica, el diseño de climatización (HVAC), las redes de tuberías y la propulsión de cohetes. Esta calculadora emplea la relación basada en la continuidad \(\dot{m} = \rho \cdot A \cdot V\) para determinar cuánta masa de fluido circula por una tubería o conducto cada segundo.
Cómo usar esta calculadora
Introduce tres valores: la densidad del fluido (\(\rho\)) en kilogramos por metro cúbico, el área de la sección transversal (\(A\)) de la tubería o conducto en metros cuadrados y la velocidad media del flujo (\(V\)) en metros por segundo. La calculadora los multiplica entre sí para obtener el caudal másico en kg/s y, como extra, también te muestra el caudal volumétrico (\(Q = A \cdot V\)) en m³/s.
La fórmula explicada
La ecuación que rige el cálculo es $$\dot{m} = \text{Densidad } \rho \times \text{Área } A \times \text{Velocidad } V$$ La densidad (\(\rho\)) indica cuánta masa ocupa cada metro cúbico de fluido. El producto \(A \cdot V\) da el volumen de fluido que pasa por un punto cada segundo (el caudal volumétrico \(Q\)). Al multiplicar el volumen por segundo por la masa por unidad de volumen, se obtiene la masa por segundo. En un flujo incompresible y estacionario, este producto se conserva a lo largo de una línea de corriente, lo que constituye la base de la ecuación de continuidad.
Ejemplo resuelto
El agua (\(\rho = 1000\ \text{kg/m}^3\)) circula por una tubería con un área de sección transversal de 0,05 m² a una velocidad de 2 m/s. Entonces $$\dot{m} = 1000 \times 0{,}05 \times 2 = 100\ \text{kg/s}$$ y el caudal volumétrico es $$Q = 0{,}05 \times 2 = 0{,}1\ \text{m}^3/\text{s}$$ Es decir, cada segundo pasan 100 kilogramos de agua por la tubería.
Preguntas frecuentes
¿Qué unidades debo usar? Utiliza unidades del SI: la densidad en kg/m³, el área en m² y la velocidad en m/s, para obtener el caudal másico en kg/s.
¿Cómo calculo el área de la sección de una tubería redonda? Usa \(A = \pi \cdot r^2\), donde \(r\) es el radio interior en metros. Para una tubería de diámetro \(d\), \(A = \pi \cdot d^2 / 4\).
¿Sirve para gases? Sí, siempre que utilices la densidad del gas a la temperatura y presión correspondientes. En el flujo compresible la densidad puede variar a lo largo del recorrido, así que emplea el valor local en la sección que te interese.
