EFICIENCIA: la eterna búsqueda del más por menos

La necesidad de ahorrar energía puso a la eficiencia en primer plano al momento de seleccionar un equipo de bombeo. Ya no es un dato secundario de catálogo: es, muchas veces, el criterio que define la compra.

Más eficiencia, menos energía

Trasladar un fluido de un punto a otro implica varias etapas: proyecto, cálculo, compra, instalación, operación, mantenimiento, reparación y, finalmente, el desmontaje o reposición del equipo. Cada etapa tiene un costo, pero el que más pesa es el consumo de energía, que puede representar el 60%, 80% o más del gasto total a lo largo de la vida útil del sistema. Por eso, diferencias de eficiencia entre bombas que a simple vista parecen mínimas tienen un fuerte impacto en los costos operativos acumulados a lo largo de los años.

¿Qué es la eficiencia?

Eficiencia es la relación entre lo obtenido y lo suministrado. Es el mismo concepto que usamos para medir cuántos km recorre un auto por litro de combustible, o cuánto rinde una inversión. Aplicado a bombas, es la relación entre la energía hidráulica obtenida y la energía mecánica suministrada. La bomba transforma la energía mecánica que recibe de su accionamiento (motor eléctrico, motor a explosión, etc.) en energía hidráulica, que es la que efectivamente mueve el fluido. Esa transformación nunca es perfecta, y el grado de pérdida es justamente lo que mide la eficiencia. Al comparar distintas bombas para un mismo punto de operación (caudal-altura), las más eficientes requieren menos potencia y las menos eficientes, más.

Valores

Es clave entender que la eficiencia no es una cantidad, sino una relación entre la potencia obtenida y la requerida. Si obtenemos 1 kW y requerimos 1 kW, la transformación fue perfecta y la eficiencia es del 100% — un valor solo teórico, ya que toda transformación real tiene pérdidas mecánicas e hidráulicas. En los equipos de bombeo, los valores habituales oscilan entre 30% y 80%. Por ejemplo, una eficiencia del 80% significa que por cada 10 kW suministrados obtenemos 8 kW aprovechados.

Fórmulas

Eficiencia en una bomba de eje libre (sin motor):

Donde Q es el caudal [m³/h], h la altura manométrica [mca] y Pa la potencia absorbida en el eje [HP]. Esta fórmula también permite despejar la potencia absorbida a partir de la eficiencia: cuanto más eficiente es la bomba, menor será la potencia que necesita para cumplir el mismo punto de operación.

Eficiencia en una electrobomba monobloque o de acople directo (con motor eléctrico):

Donde η_m es la eficiencia del motor (por ejemplo 0.86 para un 86%) y Pm su potencia nominal [HP]. En este caso hay dos transformaciones de energía en juego —eléctrica a mecánica, y mecánica a hidráulica— por lo que la eficiencia del motor también entra en la cuenta.

Gráficos

La curva característica de una bomba funciona como un mapa: ingresamos por caudal y altura para definir el punto de operación, y desde ahí leemos otros valores clave: ANPA requerido, potencia absorbida, diámetro de impulsor y eficiencia. Ninguno de estos valores es constante: todos cambian según el punto de operación elegido. La eficiencia se identifica por ser el único valor porcentual o por estar marcada con la letra griega Eta (η). Se puede graficar de dos formas: con líneas de isoeficiencia que unen puntos de igual rendimiento (similar a las isobaras en un mapa meteorológico), o con una curva individual en función del caudal. Existe siempre una zona central de mayor eficiencia, generalmente ubicada en el tercio central de la curva caudal-altura. Es allí donde conviene que el equipo trabaje, ya que es donde mejor se aprovecha la energía.

Selección: lectura de la curva

Al elegir un equipo de bombeo entre varias opciones hay que verificar tres cosas: que el caudal requerido se cumpla a la altura necesaria (el punto de operación), que el ANPA requerido sea inferior al ANPA disponible en el sistema, y qué potencia absorbida exige cada opción, para dimensionar correctamente el motor. Si varias bombas cumplen el punto de operación y el ANPA, conviene elegir la que menor potencia requiera, lo que equivale a elegir la de mayor eficiencia — salvo que otro parámetro, como el ANPA, sea el factor crítico de la aplicación. También hay que verificar que el punto de operación quede dentro del tercio central de la curva, cerca del máximo de eficiencia: pequeñas variaciones del sistema pueden sacar a la bomba de ese rango ideal, o hacer que una opción que parecía mejor termine rindiendo menos que otra descartada.

Qué hace que una bomba sea más eficiente

El factor principal es el diseño del impulsor —boca de succión, cantidad y curvatura de álabes, si es abierto o cerrado, velocidad del líquido— por ser la pieza central de la transformación de energía. Pero también influye cómo se encauza el flujo que el impulsor genera, a través del difusor y el cuerpo o caracol de la bomba. La rugosidad de las superficies en contacto con el fluido también resta energía: materiales como el acero inoxidable o ciertos plásticos favorecen la eficiencia. Piezas como el aro de desgaste —que regula la holgura entre el impulsor y el caracol— son determinantes: su tolerancia define si hay recirculaciones internas que hacen perder energía. Elementos como rodamientos, sellos mecánicos y empaquetaduras generan pérdidas mecánicas adicionales. Reducir el diámetro del impulsor también aleja a la bomba de su punto de mayor eficiencia, por lo que se recomienda no reducirlo más de un 20%. Por último, la viscosidad o densidad del fluido, y aplicaciones especiales como el pasaje de sólidos, también condicionan el rendimiento del equipo.

Recurso adicional

Para comparar en la práctica dos bombas o dos puntos operativos y ver cuál conviene según su eficiencia y potencia absorbida, se puede usar la calculadora de comparación de bombas de Guía de Bombas, disponible en guiadebombas.com/compare-dos-bombas-o-dos-puntos-operativos.

Más información

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