Relación entre la presión de entrada/salida de la bomba y la altura de elevación

Fórmula básica (la más crítica)

Altura (H) = (Presión de salida de la bomba - Presión de entrada de la bomba) / (Densidad del líquido × Aceleración gravitacional)

Representado con símbolos:

H = (P2 - P2) / (ρ × g)

Dónde:

H: La altura generada por la bomba, medida en metros (m).

P₂: La presión absoluta en la brida de salida de la bomba, normalmente en pascales (Pa).

P₁: La presión absoluta en la brida de entrada de la bomba, normalmente en pascales (Pa).

ρ: Densidad del líquido bombeado, en kilogramos por metro cúbico (kg/m³). Para agua a temperatura ambiente, ρ ≈ 1000 kg/m³.

g: La aceleración gravitacional, aproximadamente 9,81 m/s².

Explicación de conceptos clave

¿Qué es la cabeza?

Altura no: La altura no es simplemente la altura de elevación física. Es un concepto energético que representa la energía mecánica total que la bomba imparte a una unidad de peso de líquido. Su unidad es el metro (m), que puede entenderse como la altura teórica a la que la bomba puede elevar el líquido.

Independiente del fluido: La altura es un parámetro de rendimiento de la propia bomba. Una misma bomba, a la misma velocidad, generará la misma altura (H) independientemente de si bombea agua, aceite u otro líquido. Sin embargo, el consumo de energía y la presión resultante variarán.

¿Qué es la presión?

La presión es la fuerza por unidad de área. La presión manométrica de salida generada por la bomba refleja intuitivamente la magnitud de su empuje.

Estrechamente relacionado con el medio: Según la fórmula P = ρ × g × H, la presión (P) generada por la bomba depende directamente de la densidad del líquido (ρ). Bombear un líquido más denso (como el petróleo) producirá una mayor presión con la misma altura.

Diferencia y conexión fundamentales

La altura es la causa. La presión es el efecto. Las características de la bomba determinan la altura que puede proporcionar. Esta altura, actuando sobre un líquido de densidad específica, se manifiesta como la diferencia de presión entre la entrada y la salida.

Piense en la altura como la capacidad nominal de la bomba, y en la presión como el efecto producido cuando esa capacidad actúa sobre un objeto específico (un líquido determinado).

Ejemplo de aplicación (utilizando agua, simplificado con ρ ≈ 1000 kg/m³, g ≈ 10 m/s²)

Supongamos que una bomba tiene una altura de 100 metros.

Calcula la diferencia de presión que genera:

ΔP = ρ × g × H = 1000 kg/m³ × 10 m/s² × 100 m = 1.000.000 Pa = 1 MPa ≈ 10 bar

Esto significa que si la presión de entrada es atmosférica (0 bar manométrico), su presión manométrica de salida sería de aproximadamente 10 bar.

Estimación de la carga en el sitio:

Si mide en el sitio que el manómetro de salida de la bomba marca 0,8 MPa (8 bar) y el manómetro de entrada marca 0,1 MPa (1 bar).

Entonces la diferencia de presión ΔP = 0,8 – 0,1 = 0,7 MPa = 700.000 Pa.

Calcular la altura: H = ΔP / (ρ × g) = 700.000 / (1000 × 10) = 70 metros.

Estos 70 metros son la altura efectiva que realmente proporciona la bomba en las condiciones de funcionamiento actuales.

Notas importantes

Se debe utilizar la presión absoluta para el cálculo: En teoría, P₁ y P₂ en la fórmula son presiones absolutas. Sin embargo, en la práctica, cuando se miden las presiones de entrada y de salida con manómetros que utilizan la misma referencia (normalmente la presión atmosférica local), la diferencia de presión manométrica proporciona un resultado perfectamente correcto. Es decir, H = (Presión manométrica de salida - Presión manométrica de entrada) / (ρ × g).

La presión de entrada debe superar el requisito de NPSH: Si la presión de entrada (P₁) es demasiado baja, el líquido se vaporizará dentro de la bomba, causando cavitación y daños graves a la misma. La Altura Neta Positiva de Succión Requerida (NPSHr) en la curva de rendimiento de la bomba es el parámetro clave para garantizar que P₁ sea suficientemente alta.

La resistencia del sistema determina el punto de operación: La presión de salida real de la bomba en un sistema de tuberías se determina por el punto de intersección de la curva de carga-caudal de la bomba y la curva de resistencia del sistema de tuberías. La bomba ajusta su caudal hasta que la carga generada iguala exactamente la resistencia requerida por el sistema a ese caudal (incluyendo la elevación, la fricción de la tubería, la resistencia de la válvula, etc.).