¿Qué es la potencia al freno de una bomba?
La potencia al freno (también llamada potencia en el eje) es la potencia mecánica que hay que aplicar al eje de la bomba para impulsar un fluido contra una altura determinada. Siempre es mayor que la potencia hidráulica útil entregada al fluido, porque ninguna bomba alcanza el 100 % de rendimiento: la diferencia se pierde por fricción, recirculación y otras pérdidas internas. Conocer la potencia al freno te permite dimensionar correctamente el motor de accionamiento.
Cómo usar esta calculadora
Introduce la densidad del fluido (1000 kg/m³ para el agua), el caudal volumétrico Q en metros cúbicos por segundo, la altura total H en metros y el rendimiento de la bomba en porcentaje. La gravedad toma por defecto 9,81 m/s². La calculadora devuelve la potencia al freno en kilovatios y en caballos de vapor (CV), además de la potencia hidráulica de partida y el rendimiento aplicado.
La fórmula explicada
La potencia hidráulica es \(P_{\text{hid}} = \rho g Q H\) (vatios). Al dividirla por el rendimiento expresado en forma decimal \(\eta\) se obtiene la potencia al freno:
$$P_{\text{freno}} = \frac{\rho g Q H}{\eta}$$Aquí \(\rho\) es la densidad (kg/m³), \(g\) es la aceleración de la gravedad (m/s²), \(Q\) es el caudal (m³/s) y \(H\) es la altura (m). Dividir los vatios entre 1000 los convierte en kilovatios; dividirlos entre 745,7 los convierte en caballos de vapor.
Ejemplo resuelto
Para agua (\(\rho = 1000\)), \(Q = 0{,}05\ \text{m}^3/\text{s}\), \(H = 20\ \text{m}\) y \(\eta = 75\,\%\): potencia hidráulica =
$$1000 \times 9{,}81 \times 0{,}05 \times 20 = 9810\ \text{W} = 9{,}81\ \text{kW}$$Potencia al freno =
$$\frac{9810}{0{,}75} = 13\,080\ \text{W} \approx 13{,}08\ \text{kW}$$o unos 17,5 CV. Por tanto, deberías elegir un motor de potencia superior a 13 kW.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la potencia al freno es mayor que la hidráulica? Porque el rendimiento es inferior a 1; el motor debe aportar potencia adicional para compensar las pérdidas internas.
¿Qué rendimiento debo usar? Las bombas centrífugas típicas funcionan entre el 60 y el 85 %. Si dispones de la curva del fabricante, usa el valor correspondiente a tu punto de funcionamiento.
¿Sirve para cualquier líquido? Sí: basta con introducir la densidad correcta. En fluidos viscosos o no newtonianos, las pérdidas reales pueden variar.
