Cálculo de la potencia de una bomba hidraulica

El uso de bombas hidráulicas en el sector industrial (empresas de alimentación, farmacéuticas, químicas, entre otras) es habitual y necesario. Existen en el mercado diferentes tipos de bombas hidráulicas, como las bombas volumétricas o las bombas centrífugas. Pero para elegir una es fundamental conocer la potencia de la misma.

El cálculo de potencia de una bomba es necesario para saber si es adecuada o no para el uso previsto. Si te preguntas cómo calcular la potencia de una bomba para subir agua vamos a ofrecer las principales claves a continuación.

Fórmula de potencia hidráulica para bombas

Para el cálculo de la potencia de una bomba de agua hay que desgranar la fórmula y sus diferentes componentes. La fórmula de potencia hidráulica se compone de lo siguiente:

Potencia necesaria = Caudal de la bomba * Presión de la bomba / Rendimiento total.

Caudal de la bomba

En función de las necesidades de tu proyecto industrial es necesario conocer el caudal que necesita la bomba. El caudal es la cantidad de kilos de producto que necesitas bombear por cada unidad de tiempo.

Los fabricantes de bombas calculan sus curvas de funcionamiento con agua a 20 ºC. Cómo el agua tiene una densidad de 1 kg / l, se suele medir el caudal en unidades volumétricas en vez de másicas. La forma más común de encontrarte el caudal es en l/s, l/min, l/h o m3/h.

Presión de la bomba

La presión que debe dar la bomba es la suma de tres factores:

Presión de la bomba = altura geométrica + pérdidas de carga + punta de lanza.

Altura geométrica de la instalación

Se trata de la diferencia de altura geométrica desde donde se encuentra situada la bomba hasta dónde se debe desaguar. Si hay que subir el agua, será positiva. En cambio, si el punto de desagüe se encuentra por debajo de la bomba, se tomará un valor negativo, ya que la gravedad hará que a la bomba le cueste menos bombear el producto hacia su destino.

Pérdida de carga

Las pérdidas de carga se producen por la fricción que supone el paso del agua por la tubería y los diferentes elementos que se encuentran en la instalación (válvulas, filtros, etc…).

Las pérdidas de carga por tuberías dependen del caudal, el material de las tuberías y el diámetro interior de las mismas. Es importante hacer notar que, las tuberías se dimensionan en función del caudal que trasiegan las bombas. Según qué tipo de instalación acometamos, existen normas que nos determinan las velocidades de flujo máximas y mínimas que pueden soportar las tuberías. (Velocidad de flujo = Caudal / Sección de paso). Por lo que tendremos un caudal mínimo y máximo válidos para cada diámetro de tubería.

Para calcular las pérdidas de carga existen diagramas de cálculo como el siguiente:

Además de los datos proporcionados por los fabricantes de los diferentes elementos de la instalación en función del caudal.

Generalmente, en ingeniería, se utilizan programas para el cálculo preciso de las pérdidas de carga generadas en función del caudal que circula por la instalación.

Punta de lanza

A la presión que debe tener el fluido a la salida del conducto se la conoce como punta de lanza. Según la aplicación que calculemos tendrá diferentes valores. Por ejemplo, en edificación, el CTE aconseja que la punta de lanza en instalaciones de abastecimiento de agua potable se sitúe entre 1 y 5 bares.

Rendimiento

El rendimiento total de una bomba es la combinación de tres rendimientos:

ŋ total = ŋ Hidráulico * ŋ mecánico * ŋ eléctrico

Siendo el ŋ hidráulico la pérdida de potencia que se pierde en el estator de la bomba.

El ŋ mecánico la pérdida de potencia que se pierden en los elementos de transmisión (por ejemplo: en el cardan de las bombas helicoidales).

El ŋ eléctrico es el rendimiento de los motores, que suele andar en un 98%.

 

Cálculo de la potencia

Ahora que ya hemos visto qué factores importan en el cálculo de la potencia, ahora sólo nos falta expresarlo matemáticamente:

 

P = Gravedad * Q * H / (ŋ * 450) = Q * H / (ŋ * 450)

Siendo:

P = Potencia expresada en H.P. (Caballos de vapor)

Gravedad = Se toma 1 como valor general.

Q= Caudal másico expresado en l/min

H = Presión en bares

450 es el factor de conversión para obtener la potencia en H.P.

Ŋ = rendimiento total.

¿Es la misma fórmula para todas las bombas hidráulicas?

Sí, únicamente hay que tener en cuenta las características de la instalación de la bomba y las características internas de la bomba.

Por ejemplo, el rendimiento mecánico en una bomba centrífuga es 1; ya que, debido a que el eje de la bomba va conectado directamente al eje del motor, no se producen pérdidas mecánicas entre la potencia desarrollada por el motor y la potencia que recibe el rotor de la bomba.