Fins ara, hem parlat de l’aire com una “matèria primera” amb propietats estàtiques. Però perquè l’aire comprimit faça un treball, necessita moure’s. Ací és on entra en joc el concepte de cabal.

Imagina un riu. No n’hi ha prou amb saber quanta aigua hi ha en el riu; el que realment ens diu si pot moure un molí o generar electricitat és la quantitat d’aigua que passa per un punt en un determinat temps. En pneumàtica, el cabal és precisament això: la quantitat d’aire comprimit que fluïx a través d’una canonada, un conducte o un component en una unitat de temps específica. És el “volum per unitat de temps” que ens indica la “velocitat” a la qual l’aire està disponible per a realitzar una acció.

¿Per què és tan important el cabal? Pensa en un cilindre pneumàtic que necessita estendre’s per a moure una peça. Si el cabal d’aire és massa baix, el cilindre es mourà molt lentament o potser ni tan sols és capaç de completar el seu recorregut. D’altra banda, si el cabal és excessiu per a una aplicació delicada, podria generar moviments bruscos i danyar el que està manipulant. Un cabal adequat garantix que els nostres actuadors (els components que transformen l’energia de l’aire en moviment) funcionen a la velocitat i amb la força necessàries per a cada tasca.

Unitats de cabal

Igual que mesurem distàncies en metres o quilos en grams, el cabal també té les seues pròpies unitats. Atès que és un volum per unitat de temps, les unitats de cabal solen combinar una unitat de volum (com el litre o el metre cúbic) amb una unitat de temps (com el segon o el minut). Les més comunes en pneumàtica són:

• Litres per minut (l/min): aquesta és una de les unitats més utilitzades i fàcils d’entendre. Simplement ens diu quants litres d’aire passen per un punt en un minut. És molt comú en aplicacions de menor grandària o en l’especificació de components com a vàlvules.
• Metres cúbics per hora (m³/h): utilitzada per a cabals més grans, especialment en el context de compressors d’aire o xarxes de distribució. Un metre cúbic és un volum considerable (pensa en un cub d’un metre per un metre per un metre), per la qual cosa aquesta unitat és adequada per a fluxos d’aire elevats.
• Normal litres per minut (nl/min): aquesta unitat és un poc més tècnica i molt important en pneumàtica. Un “normal litre” es referix al volum d’aire en condicions normals de temperatura i pressió (0 °C i 1.013,25 hpa). per què és necessària? Perquè el volum d’un gas, com l’aire, canvia amb la temperatura i la pressió. En estandarditzar les condicions, ens assegurem que el cabal mesurat siga comparable independentment de la temperatura ambient o la pressió de la xarxa. És a dir, 100 nl/min sempre és la mateixa quantitat d’aire “real”, encara que a diferents temperatures o pressions puga ocupar un volum diferent.
• Estàndard peus cúbics per minut (scfm): similar als nl/min però utilitzant el sistema d’unitats anglosaxó. L’estàndard “ peu cúbic” es referix al volum en condicions estàndard de temperatura i pressió (que poden variar lleugerament segons la norma, però típicament són 68 °F i 14.7 psi).

És fonamental tindre en compte que les unitats de cabal poden estar relacionades entre si. Per exemple, si tens 1 m³/h, pots convertir-ho a l/min sabent que 1 m³ = 1000 l i 1 hora = 60 minuts. Les conversions són clau per a comparar especificacions d’equips i assegurar la compatibilitat en un sistema.

Conversió de unitats de cabal

Per a convertir unitats de cabal, podem utilitzar la següent taula de conversió:

Elements de mesura de cabal

Per a saber si l’aire està fluint correctament o si un component està consumint l’esperat, necessitem instruments que mesuren el cabal. Existixen diversos tipus de cabalímetres (també coneguts com fluxòmetres), cada un amb els seus principis de funcionament i aplicacions:

• Rotámetros (o cabalímetres de flotador): són dels més senzills i visuals. Consistixen en un tub cònic transparent amb una bola o flotador en el seu interior. L’aire fluïx de baix cap amunt, alçant el flotador a una altura que és proporcional al cabal. Són econòmics i oferixen una lectura directa, encara que la seua precisió pot ser limitada per a aplicacions molt exigents. Són molt comuns en bancs de prova o sistemes on una indicació visual és suficient.

• Cabalímetres de turbina: aquests dispositius tenen una xicoteta turbina o rotor que gira a mesura que l’aire passa a través d’ella. La velocitat de gir de la turbina és directament proporcional al cabal. Un sensor electrònic detecta les rotacions i les convertix en un senyal de cabal. Són bastant precisos i s’utilitzen en aplicacions on es requerix un mesurament digital.

• Cabalímetres tèrmics (o de massa): són més sofisticats. Mesuren el cabal basant-se en el principi de transferència de calor. Contenen un o més sensors calfats. A mesura que l’aire fluïx, s’emporta part d’eixa calor, i la quantitat de calor dissipada és proporcional al cabal de massa (quantitat de massa d’aire que fluïx, no sols volum). Són molt precisos i poden mesurar el cabal d’aire en condicions reals de temperatura i pressió, la qual cosa els fa ideals per a aplicacions on es necessita un control molt exacte.

• Cabalímetres d’orifici o de pressió diferencial: aquets mesuren la caiguda de pressió que es produïx quan l’aire passa a través d’una restricció (com una placa d’orifici o un tub venturi). Com més gran és el cabal, major és la caiguda de pressió. Coneixent les característiques de l’orifici i mesurant la pressió abans i després, es pot calcular el cabal. Són robustos i s’usen molt en la indústria, encara que requerixen d’un sensor de pressió diferencial.

L’elecció del cabalímetre dependrà de la precisió requerida, el rang de cabal a mesurar, les condicions de l’aire (temperatura, pressió, neteja) i el pressupost disponible. Entendre el cabal és crucial per a dimensionar correctament els compressors, les canonades i els components, assegurant que el sistema pneumàtic tinga el “flux” adequat per a complir la seua funció.