La tasa de flujo másico es la cantidad de líquido que se mueve a través de una unidad de área en la unidad de tiempo. Permanece constante a lo largo de un líquido debido al principio de conservación de la masa. Varía directamente con la densidad, la velocidad del líquido y el área de la sección transversal de la tubería o tubo a través del cual fluye el líquido. Se denota con el símbolo m. Su unidad de medida estándar es kilogramos por segundo (kg/s) y la fórmula dimensional está dada por [M 1 L 0 T -1 ]. Su fórmula es igual al producto de la densidad del líquido, la velocidad del flujo del líquido y el área de la sección transversal de la tubería.
Fórmula
m = ρVA
dónde,
m es el caudal másico,
ρ es la densidad del líquido,
V es la velocidad del líquido,
A es el área de la sección transversal.
Problemas de muestra
Problema 1. Calcular la tasa de flujo de masa para un líquido de densidad 1,5 kg/m 3 que fluye con una velocidad de 40 m/s a través de una tubería de sección transversal de 30 m2.
Solución:
Tenemos,
r = 1,5
V = 40
A = 30
Usando la fórmula que tenemos,
m = ρVA
= 1,5 × 40 × 30
= 1800 kg/s
Problema 2. Calcular la tasa de flujo de masa para un líquido de densidad 3 kg/m 3 que fluye con una velocidad de 50 m/s a través de una tubería de sección transversal 40 m2.
Solución:
Tenemos,
r = 3
V = 50
A = 40
Usando la fórmula que tenemos,
m = ρVA
= 3 × 50 × 40
= 6000 kg/s
Problema 3. Calcular la densidad de un líquido si su caudal másico es de 1500 kg/s fluyendo con una velocidad de 30 m/s a través de un tubo de sección transversal de 50 m2.
Solución:
Tenemos,
metro = 1500
V = 30
A = 50
Usando la fórmula que tenemos,
m = ρVA
=> ρ = m/VA
=> ρ = 1500/(30 × 50)
=> ρ = 1500/1500
=> ρ = 1 kg/m 3
Problema 4. Calcular la densidad de un líquido si su caudal másico es de 2400 kg/s fluyendo con una velocidad de 20 m/s a través de un tubo de sección transversal de 60 m2.
Solución:
Tenemos,
metro = 2400
V = 20
A = 60
Usando la fórmula que tenemos,
m = ρVA
=> ρ = m/VA
=> ρ = 2400/(20 × 60)
=> ρ = 2400/1200
=> ρ = 2 kg/m 3
Problema 5. Calcular la velocidad de un líquido si su caudal másico es de 4500 kg/s con una densidad de 3 kg/m 3 a través de un tubo de sección transversal de 30 m2.
Solución:
Tenemos,
metro = 4500
r = 3
A = 30
Usando la fórmula que tenemos,
m = ρVA
=> V = m/ρA
=> V = 4500/(3 × 30)
=> V = 4500/90
=> V = 50 m/s
Problema 6. Calcular la velocidad de un líquido si su caudal másico es de 2400 kg/s con una densidad de 4 kg/m 3 a través de un tubo de sección transversal de 60 m2.
Solución:
Tenemos,
metro = 2400
r = 4
A = 60
Usando la fórmula que tenemos,
m = ρVA
=> V = m/ρA
=> V = 2400/(4 × 60)
=> V = 2400/240
=> V = 10 m/s
Problema 7. Calcular el área de la sección transversal de un tubo por el que fluye un líquido con un caudal másico de 3600 kg/s, una densidad de 2 kg/m 3 y una velocidad de 30 m/s.
Solución:
Tenemos,
metro = 3600
r = 2
A = 30
Usando la fórmula que tenemos,
m = ρVA
=> A = m/ρV
=> A = 3600/(2 × 30)
=> A = 3600/60
=> A = 60 m/s