Cuánto fluido pasa y con qué rapidez
El caudal responde “cuánto volumen pasa por unidad de tiempo”. La velocidad responde “qué distancia recorre el fluido por unidad de tiempo”. Se relacionan mediante el área de la sección, pero no son la misma magnitud.
Cuando un líquido avanza de forma estacionaria y puede tratarse como incompresible, un estrechamiento obliga a aumentar la velocidad media para conservar el caudal.
Conexiones de la familia
Repasa primero las características de los fluidos. Para sistemas que transmiten presión mediante un líquido encerrado, consulta el principio de Pascal.
Fórmula principal
Volumen por tiempo o área de sección por velocidad media.
Magnitudes, símbolos y unidades
| Magnitud | Símbolo | Unidad | Símbolo de unidad | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Caudal | Q | metro cúbico por segundo | m³/s | También se usa L/s o L/min. |
| Volumen | V | metro cúbico | m³ | 1 m³=1000 L. |
| Tiempo | t | segundo | s | Intervalo medido. |
| Velocidad media | v | metro por segundo | m/s | Promedio sobre la sección. |
Fórmulas derivadas
Continuidad
A1v1=A2v2Procedencia: Conservación de volumen para flujo incompresible estacionario.
Cuándo usarla: Sin acumulación ni fugas.
Tiempo
t=V/QProcedencia: Despeje de Q=V/t.
Cuándo usarla: Caudal constante o medio.
Velocidad
v=Q/AProcedencia: Despeje de Q=Av.
Cuándo usarla: Velocidad media.
Cómo calcular un caudal
Identifica qué pasa
Volumen, tiempo, área o velocidad.
Unifica unidades
Convierte litros y minutos si se pide SI.
Elige la fórmula
Q=V/t o Q=Av.
Usa continuidad
Solo bajo las condiciones declaradas.
Calcula
Conserva unidades durante la sustitución.
Comprueba el balance
Entradas, salidas y acumulación deben ser coherentes.
10 ejemplos explicados de gasto o caudal
Cubeta que se llena
Una llave entrega 12 L en 30 s. Calcula el caudal.
- Datos
- V = 12 L; t = 30 s.
- Principio
- Q = V/t.
- Sustitución
- Q = 12/30.
- Cálculo o razonamiento
- 12 ÷ 30 = 0,40.
- Resultado
- Q = 0,40 L/s.
Interpretación: Cada segundo pasan en promedio 0,40 litros.
Conversión a SI
Convierte 18 L/min a m³/s.
- Datos
- Q = 18 L/min; 1 L=0,001 m³; 1 min=60 s.
- Principio
- Se convierten volumen y tiempo.
- Sustitución
- Q = 18×0,001/60.
- Cálculo o razonamiento
- 0,018/60 = 0,0003.
- Resultado
- Q = 3,0×10⁻⁴ m³/s.
Interpretación: No basta con dividir entre 1000: también hay que convertir minutos a segundos.
Volumen entregado
Una bomba mantiene 0,002 m³/s durante 25 s. ¿Qué volumen mueve?
- Datos
- Q=0,002 m³/s; t=25 s.
- Principio
- V = Qt.
- Sustitución
- V = 0,002×25.
- Cálculo o razonamiento
- 0,002×25 = 0,050.
- Resultado
- V = 0,050 m³ = 50 L.
Interpretación: El caudal constante multiplicado por tiempo produce volumen.
Tiempo de llenado
Un tanque de 600 L se llena a 20 L/min. ¿Cuánto tarda?
- Datos
- V=600 L; Q=20 L/min.
- Principio
- t = V/Q.
- Sustitución
- t = 600/20.
- Cálculo o razonamiento
- 600 ÷ 20 = 30.
- Resultado
- t = 30 min.
Interpretación: El cálculo supone caudal constante y que no hay pérdidas.
Velocidad en una tubería
Por una sección de 0,010 m² circulan 0,030 m³/s. Halla la velocidad media.
- Datos
- Q=0,030 m³/s; A=0,010 m².
- Principio
- Q = Av, así que v=Q/A.
- Sustitución
- v=0,030/0,010.
- Cálculo o razonamiento
- 0,030 ÷ 0,010 = 3.
- Resultado
- v = 3 m/s.
Interpretación: Es la velocidad media sobre la sección, no la velocidad exacta de cada partícula.
Caudal desde área y velocidad
Un conducto de 0,005 m² lleva agua a 2 m/s. Calcula Q.
- Datos
- A=0,005 m²; v=2 m/s.
- Principio
- Q=Av.
- Sustitución
- Q=0,005×2.
- Cálculo o razonamiento
- 0,005×2=0,010.
- Resultado
- Q=0,010 m³/s=10 L/s.
Interpretación: m² por m/s da m³/s.
Tubería que se estrecha
El área pasa de 0,020 a 0,005 m². Si v1=1,5 m/s, halla v2 para flujo incompresible estacionario.
- Datos
- A1=0,020; v1=1,5; A2=0,005.
- Principio
- A1v1=A2v2.
- Sustitución
- v2=(0,020×1,5)/0,005.
- Cálculo o razonamiento
- 0,030/0,005=6.
- Resultado
- v2=6 m/s.
Interpretación: Al reducir el área a la cuarta parte, la velocidad media se cuadruplica.
Diámetro y área
Una tubería circular de diámetro 4 cm lleva agua a 2 m/s. Calcula el caudal.
- Datos
- d=0,040 m; r=0,020 m; v=2 m/s.
- Principio
- A=πr² y Q=Av.
- Sustitución
- Q=π(0,020)²×2.
- Cálculo o razonamiento
- π×0,0004×2≈0,00251.
- Resultado
- Q≈2,51×10⁻³ m³/s=2,51 L/s.
Interpretación: Usar el diámetro como radio multiplicaría el área por cuatro.
Dos salidas iguales
Una entrada aporta 10 L/s y el flujo se divide por igual entre dos salidas. ¿Qué caudal lleva cada una?
- Datos
- Qentrada=10 L/s; dos salidas idénticas; estado estacionario.
- Principio
- Conservación: Qentrada=Q1+Q2.
- Sustitución
- 10=2Qsalida.
- Cálculo o razonamiento
- Qsalida=10/2=5.
- Resultado
- Cada salida lleva 5 L/s.
Interpretación: La suma de salidas debe igualar la entrada si no hay acumulación.
Detectar una fuga
Entran 15 L/s a un tramo y solo salen 13 L/s en régimen que debería ser estacionario. ¿Qué indica la diferencia?
- Datos
- Qentrada=15 L/s; Qsalida=13 L/s.
- Principio
- Balance de volumen: acumulación o fuga = entrada−salida.
- Sustitución
- Diferencia=15−13.
- Cálculo o razonamiento
- 15−13=2.
- Resultado
- Faltan 2 L/s en el balance.
Interpretación: Puede existir una fuga o acumulación; el dato por sí solo no distingue entre ambas.
Ahora te toca a ti
Ejercicio 1
Pasan 24 L en 8 s. Halla Q.
Comprobar respuesta
Respuesta: 3 L/s.
24/8.
Ejercicio 2
Q=5 L/s durante 2 min. Halla V.
Comprobar respuesta
Respuesta: 600 L.
2 min=120 s; 5×120.
Ejercicio 3
A=0,004 m² y v=2,5 m/s. Halla Q.
Comprobar respuesta
Respuesta: 0,010 m³/s.
Av.
Ejercicio 4
A se reduce a la mitad con Q constante. ¿Qué ocurre con v?
Comprobar respuesta
Respuesta: Se duplica.
v=Q/A.
Ejercicio 5
Convierte 6 L/s a m³/s.
Comprobar respuesta
Respuesta: 0,006 m³/s.
Divide entre 1000.
Errores frecuentes
Error: Confundir caudal con velocidad.
Corrección: Distingue m³/s de m/s.
Q incluye también el área.
Error: Convertir litros pero no minutos.
Corrección: Convierte ambas unidades.
18 L/min no son 0,018 m³/s.
Error: Usar diámetro como radio.
Corrección: Divide el diámetro entre dos antes de A=πr².
El error cuadruplica el área.
Error: Aplicar continuidad pese a una fuga.
Corrección: Incluye la salida adicional en el balance.
La suma de caudales debe conservarse.
Error: Tomar v como igual en cada partícula.
Corrección: Aclara que Q=Av usa velocidad media.
El perfil real puede variar.
Pon a prueba lo aprendido
Pregunta 1 de 10
Q se define como:
Pregunta 2 de 10
Unidad SI de Q:
Pregunta 3 de 10
Q=Av usa v:
Pregunta 4 de 10
1 L es:
Pregunta 5 de 10
Con Q constante, menor A implica:
Pregunta 6 de 10
Continuidad simple requiere:
Pregunta 7 de 10
t=V/Q calcula:
Pregunta 8 de 10
A circular es:
Pregunta 9 de 10
Entradas 8 y salida 6 L/s indican:
Pregunta 10 de 10
Caudal y velocidad:
Resultado del test
Has acertado 0 de 10 preguntas.
Revisa tus errores
Preguntas frecuentes
En este contexto, sí: ambos se usan para el volumen por tiempo.
El metro cúbico por segundo.
Porque el mismo caudal debe atravesar una sección menor en flujo incompresible estacionario.
La conservación de masa sí; la forma A1v1=A2v2 requiere densidad constante.
Sí; entonces se distingue entre caudal instantáneo y caudal medio.
Fuentes y revisión editorial
Cómo citar este artículo
Editorial Ejemplode. (2026, 5 de agosto). Gasto o caudal: fórmulas y ejemplos resueltos. https://www.ejemplode.com/fisica/gasto-o-caudal/
Fuentes consultadas
- OpenStax College Physics 2e, 12.1: Flow Rate and Its Relation to VelocityCaudal volumétrico, velocidad media y continuidad.
- OpenStax University Physics Volume 1, 14.1: Fluids, Density, and PressureFluidos, densidad, presión y variación hidrostática.
- NIST Guide to the SI, Chapter 4Unidades derivadas SI, incluidos newton y pascal.
- BIPM: SI Brochure, 9th editionDefiniciones y escritura de las unidades del Sistema Internacional.
- OpenStax University Physics Volume 1, 14.3: Pascal’s Principle and HydraulicsPrincipio de Pascal y sistemas hidráulicos.
Responsable editorial
Editorial Ejemplode
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