Calculadora de Caudal y Presion para Bombas y Compresores

Bombas industriales y compresores: seleccion tecnica segun caudal y presion

La selección de una bomba hidráulica, una bomba centrífuga o un compresor de aire para una instalación industrial parte siempre de dos parámetros fundamentales: el caudal requerido (expresado en l/min, m³/h o l/s) y la presión o altura manométrica que el equipo debe vencer. Estos dos parámetros, junto con el rendimiento del equipo y las características del fluido, determinan la potencia del motor de accionamiento y el coste energético de la instalación durante toda su vida útil.

Bombas hidraulicas: tipos y parametros de seleccion

Las bombas hidráulicas se clasifican según su principio de funcionamiento en tres grandes familias: bombas de engranajes (externos e internos), bombas de paletas y bombas de pistones (axiales y radiales). La elección entre ellas depende de la presión de trabajo y el caudal requerido. Las bombas de engranajes externos son las más económicas y robustas, con presiones de hasta 250 bar y caudales de 2 a 200 l/min; su rendimiento volumétrico es del 90-95%. Las bombas de paletas trabajan a presiones de hasta 180 bar con ruido significativamente menor que las de engranajes; son preferidas en prensas hidráulicas y máquinas-herramienta donde el ruido es un factor. Las bombas de pistones axiales de plato inclinado alcanzan presiones de 350-400 bar con rendimientos volumétricos superiores al 97%, siendo el estándar en maquinaria de construcción, presses de alta tonelaje y sistemas de control de movimiento de alta precisión.

Ecuacion fundamental de la bomba hidraulica: potencia y rendimiento

La potencia hidráulica útil de una bomba se calcula como: P_hid (kW) = Q (l/min) × p (bar) / 600. El factor 600 proviene de la conversión de unidades: 1 kW = 1 kJ/s = 1.000 l·bar/min × (1/600). La potencia en el eje del motor debe dividirse además por el rendimiento total de la bomba (producto del rendimiento volumétrico y el rendimiento mecánico): P_eje = P_hid / (η_v × η_m). Para una bomba de pistones de 28 cm³/rev a 1.450 RPM y 200 bar, con η_v = 95% y η_m = 92%, el caudal real es 38,64 l/min y la potencia en el eje del motor es 13,9 kW, requiriendo un motor eléctrico normalizado de 15 kW.

Bombas centrifugas: altura manometrica total y punto de trabajo

Las bombas centrífugas se seleccionan a partir de la curva característica H-Q (altura manométrica en función del caudal), que el fabricante proporciona para diferentes tamaños de rodete. El punto de trabajo es la intersección de la curva H-Q de la bomba con la curva de la instalación (que representa las pérdidas de carga totales en función del caudal). La altura manométrica total (TDH, Total Dynamic Head) incluye la diferencia de altura geométrica entre aspiración y descarga, las pérdidas de carga por fricción en tuberías (calculables mediante la ecuación de Darcy-Weisbach: ΔP = f × (L/D) × (ρv²/2)) y las pérdidas en accesorios y válvulas (expresadas como longitudes equivalentes). Una velocidad de fluido superior a 3 m/min en la tubería de impulsión indica sobredimensionamiento de la bomba o tubería subdimensionada, con exceso de pérdidas de carga.

NPSH: cavitacion y seleccion de la altura de aspiracion

La cavitación se produce cuando la presión del fluido en la entrada de la bomba cae por debajo de la presión de vapor del fluido a la temperatura de operación. El NPSH disponible (Net Positive Suction Head) se calcula como: NPSH_disp = (P_atm – P_vapor) / (ρg) + H_geo_asp – h_f_asp, donde H_geo_asp es la altura geométrica de aspiración y h_f_asp son las pérdidas en la tubería de aspiración. El NPSH disponible debe ser siempre superior al NPSH requerido por la bomba (dato del catálogo) más un margen de seguridad de al menos 0,5 m. La cavitación produce erosión del rodete, ruido, vibraciones y caída de rendimiento: es la causa más frecuente de fallo prematuro en bombas centrífugas.

Compresores de aire: FAD, duty cycle y volumen del deposito

El caudal de un compresor de aire se expresa como FAD (Free Air Delivery) en l/min o m³/min, referido a las condiciones estándar (1 bar absoluto, 20°C, humedad relativa 0%) según ISO 1217. El factor de uso (duty cycle) indica el porcentaje de tiempo que el compresor está en marcha. Un duty cycle del 60% en un compresor de émbolo significa que el motor arranca y para continuamente para mantener la presión en el depósito entre el presostato de parada (p. ej. 8 bar) y el presostato de arranque (p. ej. 6,5 bar). Si la demanda de aire supera el 70-80% del duty cycle máximo del compresor de émbolo, es preferible cambiar a un compresor de tornillo de velocidad variable, que funciona a carga parcial continua con mayor eficiencia energética.

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Imagen: Bomba centrifuga industrial en instalacion · Foto de Unsplash (Ant Rozetsky) · Licencia Unsplash gratuita