Calculadora de Cabal: L/min a partir de Volum i Temps

Què és una calculadora de cabal?

Una calculadora de cabal determina amb quina rapidesa es mou un fluid per un sistema. Divideix el volum de fluid que ha passat pel temps que ha trigat a fer-ho i dona el resultat en litres per minut (L/min). El cabal és important per a tasques com dimensionar una canonada, triar una bomba o comprovar un subministrament d’aigua.

Fórmula del cabal

La fórmula del cabal volumètric és:

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

On:

• $Q$ = cabal, en litres per minut (L/min)
• $V$ = volum de fluid, en litres (L)
• $t$ = temps transcorregut, en minuts (min)

El cabal volumètric mesura l’espai que ocupa el fluid, no pas el seu pes. És la manera més habitual de descriure el cabal en fontaneria, reg i treballs de laboratori.

Com calcular el cabal: exemple

Suposem que 20 litres d’aigua passen per una mànega en 4 minuts. El cabal és:

$Q = \frac{20 \text{ L}}{4 \text{ min}} = 5 \text{ L/min}$

De mitjana, 5 litres passen per la mànega cada minut.

Com s’utilitza la calculadora

1. Introduïu el volum de fluid, en litres.
2. Introduïu el temps que ha trigat a passar, en minuts.
3. Llegiu el cabal en litres per minut.
4. Feu servir el botó de còpia per desar el resultat.

Un temps igual o inferior a zero no té significat físic per a aquesta fórmula, ja que la divisió per zero no està definida. En aquest cas, la calculadora mostra un error en lloc d’un resultat. Un volum igual a zero sempre dona un cabal igual a zero, independentment de la durada del temps.

Unitats i conversions

El cabal sovint s’expressa en unitats diferents de L/min, segons l’àmbit.

Per convertir un valor en L/min a una altra unitat, multipliqueu-lo pel factor següent.

Determinar el cabal a partir de la velocitat i l’àrea de la canonada

Si es coneixen la velocitat del fluid i l’àrea de la secció transversal de la canonada, es pot determinar el cabal sense mesurar directament el temps que triga a passar un volum:

$Q \text{ (L/min)} = 1000 \times v \text{ (m/min)} \times A \text{ (m}^2\text{)}$

El factor 1000 converteix metres cúbics en litres, ja que 1 m³ equival a 1000 L. Per exemple, un fluid que es mou a 2 m/min per una canonada amb una àrea de la secció transversal de 0,01 m² dona:

$Q = 1000 \times 2 \times 0.01 = 20 \text{ L/min}$

A les canonades reals, el flux és més ràpid al centre i més lent a prop de les parets; per això, aquest mètode utilitza una velocitat mitjana a tota la secció transversal.

Determinar el cabal a partir de la massa i la densitat

Quan es coneixen el cabal màssic i la densitat d’un fluid, el cabal volumètric es pot obtenir amb:

$Q = \frac{\dot{m}}{\rho}$

On $\dot{m}$ és el cabal màssic (kg/min) i $\rho$ és la densitat (kg/L). Això és útil quan una bàscula, en lloc d’un recipient, proporciona les dades del cabal. La densitat canvia amb la temperatura, de manera que aquest mètode és menys exacte quan la temperatura varia durant una mesura.

Aplicacions dels càlculs de cabal

• Fontaneria i reg: dimensionament de canonades i elecció de la capacitat de la bomba per a un subministrament d’aigua.
• Processos industrials: establiment dels cabals de dosificació de productes químics i de la capacitat dels sistemes de refrigeració.
• Medicina: establiment dels cabals de degoteig intravenós (IV).
• Ciència ambiental: mesurament del cabal de descàrrega en rius i rierols.
• HVAC: dimensionament dels conductes de ventilació i dels sistemes de calefacció.

Limitacions

La fórmula $Q = V/t$ pressuposa un flux estacionari d’un fluid incompressible, és a dir, un líquid el volum del qual varia molt poc sota pressió. No és adequada per a fluids compressibles, com ara gasos a alta pressió, ni per a fluxos pulsatius d’algunes bombes. En aquests casos calen equacions que també tinguin en compte la pressió i la densitat.

Preguntes més freqüents

Què és el cabal? El cabal és la quantitat de fluid que passa per un punt d’un sistema per unitat de temps. Les unitats habituals són litres per minut, galons per minut i metres cúbics per segon.

Com calculo el cabal? Dividiu el volum de fluid pel temps que ha trigat a passar pel sistema: $Q = V/t$.

Què passa si el temps és zero? La divisió per zero no està definida, de manera que no es pot calcular cap cabal. El temps ha de ser superior a zero.

En què es diferencia el cabal de la velocitat? La velocitat és la rapidesa del fluid, mesurada en metres per segon. El cabal és el volum que passa per un punt per unitat de temps. Tots dos estan relacionats per l’expressió cabal = velocitat × àrea de la secció transversal.

El cabal pot ser negatiu? Un valor negatiu voldria dir que el fluid es mou en la direcció contrària. En la majoria d’aplicacions pràctiques, el cabal s’expressa com un nombre positiu i, si cal, la direcció s’indica per separat.

Quina precisió té la fórmula senzilla del cabal? Per a un flux estacionari d’un líquid com l’aigua, la fórmula $Q = V/t$ és exacta, perquè els líquids gairebé no es comprimeixen. És menys fiable per a gasos o per a fluids la densitat dels quals canvia de manera apreciable durant la mesura.