El cálculo de presión en bombas es esencial para diseñar y mantener sistemas hidráulicos industriales correctamente.Una presión incorrecta genera cavitación, baja eficiencia y fallos; este artículo detalla fórmulas, tablas y ejemplos reales.
Calculadora de Presión de Succión y Descarga en Bombas
Tabla de Valores Comunes de Presión de Succión y Descarga
A continuación, se presentan dos tablas con rangos típicos de presión de succión y descarga, considerando tipos de bomba, alturas de succión, viscosidad del fluido y otras variables. Estas tablas permiten obtener referencias para distintas aplicaciones industriales.
Tabla 1. Rango típico de presión de succión por tipo de bomba
| Tipo de bomba | Altura de succión (m) | Fluido común | Presión de succión (bar) | Comentarios técnicos |
|---|---|---|---|---|
| Bomba centrífuga | 2 – 5 | Agua limpia | 0.2 – 0.5 | Evitar cavitación; NPSH debe ser verificado |
| Bomba de desplazamiento positivo | 3 – 7 | Aceite hidráulico | 0.5 – 1.0 | Fluido viscoso requiere mayor presión |
| Bomba sumergible | 0 (nivel del fluido) | Aguas residuales | 0.0 | La succión es nula, se trabaja en inmersión |
| Bomba de vacío | 0 – 1 | Aire / gas | -0.8 – 0.0 (vacío parcial) | Requiere control preciso para evitar sobrepresión |
Tabla 2. Rango típico de presión de descarga por tipo de aplicación
| Aplicación industrial | Caudal típico (m³/h) | Altura manométrica (m) | Presión de descarga (bar) | Tipo de bomba recomendado |
|---|---|---|---|---|
| Riego agrícola | 10 – 50 | 20 – 60 | 2.0 – 6.0 | Centrífuga horizontal |
| Alimentación de calderas | 5 – 25 | 80 – 150 | 8.0 – 15.0 | Multietapa |
| Industria minera | 20 – 100 | 30 – 80 | 3.0 – 10.0 | Bomba de desplazamiento positivo |
| Bombeo sanitario | 5 – 40 | 10 – 30 | 1.0 – 3.0 | Bomba sanitaria centrífuga |
Fórmulas para el Cálculo de Presión de Succión y Descarga
Para calcular adecuadamente las presiones involucradas en el funcionamiento de una bomba, se utilizan varias fórmulas fundamentales del análisis de sistemas hidráulicos.
1. Presión de succión (Ps)
Donde:
Importante: Si la bomba está por debajo del nivel del fluido, la altura de succión será negativa (presión positiva).
2. Presión de descarga (Pd)
Donde:
3. Altura manométrica total (Hmt)
Esta fórmula se usa para determinar la energía total que la bomba debe proporcionar para mover el fluido.
4. Conversión de metros columna de agua a presión
Explicación Detallada de las Variables
Casos de Aplicación Real con Desarrollo y Solución
Caso 1: Sistema de bombeo para riego agrícola
Datos conocidos:
- Tipo de bomba: Centrífuga
- Altura de succión: 3 m
- Altura de descarga: 30 m
- Pérdidas por fricción en succión: 0.5 m
- Pérdidas por fricción en descarga: 3 m
- Fluido: Agua (ρ = 1000 kg/m³)
Cálculo de presión de succión:
Cálculo de presión de descarga:
Resultado:
Presión de succión = 0.67 bar
Presión de descarga = 3.23 bar
Caso 2: Bomba multietapa en sistema de alimentación de caldera
Datos:
- Altura de succión: 2 m (bomba está en el sótano)
- Altura de descarga: 100 m
- Pérdidas por fricción succión: 0.8 m
- Pérdidas por fricción descarga: 6 m
- Fluido: Agua desmineralizada
- Presión atmosférica: 1.013 bar
Cálculo presión succión:
Cálculo presión descarga:
Resultado:
Presión de succión = 0.74 bar
Presión de descarga = 10.39 bar
¿Cuándo se requiere corregir presiones medidas?
Cuando los manómetros están instalados en líneas inclinadas o hay vapor/gases disueltos, se debe hacer corrección de presión en función del nivel de instalación o del gas entrampado.
Recomendaciones Profesionales para un Cálculo Preciso
Un cálculo correcto de la presión en sistemas de bombeo no solo evita fallas operativas, sino que también optimiza el consumo energético, la vida útil del equipo y la eficiencia hidráulica del sistema. A continuación se listan algunas recomendaciones clave:
Verificación del NPSH (Net Positive Suction Head)
Una de las variables más críticas en la presión de succión es el NPSH (Altura Neta Positiva de Succión):
Donde:
- Pv= Presión de vapor del fluido a la temperatura de trabajo (Pa)
Condición esencial:
Si esta condición no se cumple, puede ocurrir cavitación, causando daños irreversibles en los impulsores.
Uso de manómetros calibrados
- Instalar manómetros en succión y descarga con lectura en bar o psi.
- Ubicar los instrumentos en zonas accesibles y a nivel del eje de la bomba.
- Realizar mantenimiento y recalibración anual.
Corrección por altura geográfica
La presión atmosférica varía con la altitud. A mayor altura sobre el nivel del mar, menor presión absoluta.
| Altitud (m) | Presión atmosférica (bar) |
|---|---|
| 0 | 1.013 |
| 1000 | 0.899 |
| 2000 | 0.795 |
| 3000 | 0.701 |
Utilizar esta presión corregida en la fórmula de presión de succión.
Tabla Comparativa: Valores de Presión de Succión y Descarga según Altura
Esta tabla ayuda a entender cómo varía la presión según la altura geométrica del sistema y el tipo de fluido.
| Altura total (m) | Presión (bar) con agua (ρ = 1000 kg/m³) | Presión (bar) con aceite (ρ = 850 kg/m³) |
|---|---|---|
| 5 | 0.49 | 0.42 |
| 10 | 0.98 | 0.83 |
| 20 | 1.96 | 1.67 |
| 30 | 2.94 | 2.50 |
| 50 | 4.90 | 4.17 |
| 100 | 9.81 | 8.33 |
Errores Comunes en el Cálculo de Presiones en Bombas
- Ignorar pérdidas por fricción: Subestimar estas pérdidas provoca errores en la presión de descarga calculada.
- No considerar la temperatura: La presión de vapor del fluido cambia con la temperatura. Esto es esencial para el NPSH.
- Omitir corrección por altitud: Trabajar con presión atmosférica estándar cuando el sistema está en altura genera errores en presión de succión.
- Usar instrumentos sin calibrar: Lecturas incorrectas de presión generan cálculos fallidos.
- Asumir viscosidad como constante: En fluidos no newtonianos, la viscosidad cambia con la velocidad de flujo.
Normativas y Estándares Relevantes
El cálculo de presiones en sistemas de bombeo debe basarse en normas aceptadas internacionalmente:
| Norma | Título | Relevancia |
|---|---|---|
| ISO 9906 | Bombas hidráulicas – Verificación del rendimiento hidráulico | Ensayos de succión y descarga |
| API 610 | Bombas centrífugas para uso en la industria del petróleo | Diseño y verificación de presiones |
| ANSI/HI 9.6.1 | NPSH Required | Evaluación del NPSH en sistemas |
| NFPA 20 | Bombas contra incendios | Requisitos de presión de descarga |
| ASME B73.1 | Bombas centrífugas horizontales y verticales | Aplicaciones industriales generales |
Recomendamos revisar Hydraulic Institute Standards y ISO Online Browsing Platform para más información.
Aplicaciones Industriales y Criterios de Diseño
Los criterios de diseño para presiones de succión y descarga pueden variar según el sector:
- Industrial químico: Necesidad de precisión por líquidos peligrosos; control riguroso de cavitación.
- Edificaciones: Control de altura total de columna de agua; uso frecuente de bombas booster.
- Tratamiento de aguas: Variabilidad del caudal, importancia del mantenimiento de presión de succión en bombas sumergidas.
- Alimentación y bebidas: Uso de bombas sanitarias con presiones controladas para evitar contaminación cruzada.
- Petróleo y gas: Bombas de alta presión; cumplimiento obligatorio de API 610.
- Recomendaciones Finales y Mejores Prácticas
- Utilizar simuladores hidráulicos (como Pipe Flow Expert, EPANET, etc.) para validar el sistema.
- Verificar condiciones de arranque y operación continua de las bombas.
- Evitar transiciones bruscas en el diámetro de tubería en la línea de succión.
- Implementar válvulas de retención adecuadas en la línea de descarga.
- Realizar pruebas de campo (pressure testing) con el sistema completo armado.
Enlaces Externos de Autoridad
- Hydraulic Institute – NPSH Guidelines
- Flowserve Pump Technical Resources
- Pumps.org – ANSI/HI Standards
- Engineering Toolbox – Pressure Conversion Tools
- ISO 9906 Full Access (via ISO)
Resumen técnico
El cálculo de la presión de succión y descarga en bombas no debe hacerse con aproximaciones genéricas. Requiere:
- Aplicación precisa de fórmulas de hidráulica.
- Conocimiento del comportamiento del fluido.
- Dominio de condiciones del sistema (altura, fricción, temperatura, densidad).
- Validación según normativa internacional.
Asegurar el correcto diseño de presiones permite extender la vida útil de los equipos, evitar cavitación y garantizar la seguridad operativa del sistema de bombeo.