HERRAMIENTA DE INGENIERÍA
Calculadora de
El NPSH disponible (NPSHa) se calcula con NPSHa = (Pa − Pv)/(ρ·g) ± Hz − Hf: la presión absoluta en la superficie del líquido menos la presión de vapor, en metros de columna, más la altura estática de succión y menos la pérdida de carga. Aquí están la fórmula, la presión de vapor del agua de 0 a 100 °C y un cálculo resuelto.
En resumen
- NPSH disponible (NPSHa, también escrito NPSHd): NPSHa = (Pa − Pv)/(ρ·g) ± Hz − Hf, en metros de líquido. Presión en la superficie y altura estática suman; presión de vapor y pérdida de carga en la succión restan.
- Agua según el NIST: la presión de vapor sube de 2,34 kPa a 20 °C a 47,41 kPa a 80 °C. En columna, el término Pv/(ρ·g) pasa de 0,24 m a 4,98 m de NPSHa.
- El margen entre NPSH disponible y requerido debe definirse para fluido, bomba y rango operativo. Solicite criterios del fabricante y datos de instalación; un incremento fijo no sustituye ese análisis.
- Para una FBCN, solicite la curva del modelo, velocidad y diámetro de impulsor previstos. Lea el NPSH requerido al caudal de trabajo; un rango de serie no sustituye ese punto.
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Respuestas para orientar su elección
¿Cuál es la fórmula del NPSH disponible?
NPSHa = (Pa − Pv)/(ρ·g) ± Hz − Hf, en metros de líquido bombeado. Pa es la presión absoluta en la superficie del líquido, Pv la presión de vapor a la temperatura de bombeo, Hz la altura estática y Hf la pérdida de carga en la succión. Es la definición del Hydraulic Institute, NPSHA = h_atm + h_s − h_vp, escrita desde la superficie del líquido.
¿Cómo hacer el cálculo de NPSH paso a paso?
Divida la presión absoluta en la superficie y la presión de vapor por ρ·g, a la temperatura del líquido, para tener ambas en metros. Reste una de la otra, sume la altura estática con su signo (negativa cuando la bomba está por encima del nivel) y reste la pérdida de carga de la succión al caudal de operación. El ejemplo resuelto abajo hace la cuenta con agua a 40 °C.
¿El cálculo sirve para cualquier líquido?
Use propiedades del fluido real a temperatura de operación. Los datos de agua pura no representan automáticamente mezclas, soluciones o hidrocarburos. Adjunte la ficha técnica e informe composición y condiciones de arranque.
¿Cómo solicitar el cálculo de NPSH?
Envíe fluido, temperatura, caudal, niveles del depósito, presión y trazado de succión. Si existe una bomba definida, adjunte su curva e identifique modelo y velocidad. Estos datos permiten revisar margen y condiciones de servicio con ingeniería.
Datos para analizar NPSH disponible
Use los datos siguientes para iniciar el análisis con el equipo técnico.
Lleve su punto de operación a ingeniería
Envíe los datos siguientes para que la ingeniería FB revise el NPSH disponible de la instalación con el NPSH requerido en la curva del modelo, al caudal de trabajo.
La selección depende de las condiciones del proceso y de la confirmación de los datos. El alcance del análisis y del suministro se definirá durante la atención.
Datos para el análisis
- Fluido bombeado y temperatura de bombeo
- Altitud del sitio de la instalación
- Tipo de succión (inundada o negativa) y altura estática en metros
- Trazado de la línea de succión (diámetro, longitud, accesorios) — o la pérdida de carga, si ya se conoce
- Presión del tanque, si es cerrado o presurizado
- NPSHr de la bomba, si ya hay una bomba definida
La fórmula del NPSH disponible
El NPSH disponible (NPSHa) es la energía de presión que sobra en la succión de la bomba tras descontar la presión de vapor del líquido. Se calcula sumando la carga de superficie con la altura estática y restando la pérdida de carga y la presión de vapor — todos los términos en metros de columna de líquido:
NPSHa = (Pa − Pv)/(ρ·g) ± Hz − Hf| Término | Qué representa | Efecto en NPSHa |
|---|---|---|
Pa / (ρ·g) | Carga de presión en la superficie del líquido (atmosférica + presión del tanque), dividida por ρ·g, el peso específico | Suma (+) |
± Hz | Altura estática de succión: positiva si la bomba está inundada (líquido arriba), negativa si aspira desde abajo (lift) | Suma o resta (±) |
Hf | Pérdida de carga total en la línea de succión (tubería, válvulas, filtro, curvas) | Resta (−) |
Pv / (ρ·g) | Carga de presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo (crece con el calor) | Resta (−) |
El Hydraulic Institute define NPSHA = h_atm + h_s − h_vp: la altura total de succión absoluta menos la presión de vapor absoluta, ambas en columna del líquido (Pump Principles, Eq. 1.D.6). La fórmula de arriba es esa definición escrita desde la superficie del líquido. El concepto, el NPSHr de las curvas y el margen por aplicación están en el artículo NPSH en bombas centrífugas: NPSHa, NPSHr y margen.
Presión de vapor del agua de 0 a 100 °C
Agua saturada según el NIST Chemistry WebBook. La columna Pv/(ρ·g) muestra cuánto quita la presión de vapor al NPSHa. La última columna ya trae (Pa − Pv)/(ρ·g) para tanque abierto al nivel del mar, con la atmósfera estándar de 101,325 kPa: en ese caso, basta sumar Hz y restar Hf.
| Temperatura | Pv (kPa) | ρ (kg/m³) | Pv/(ρ·g) (m) | (Pa − Pv)/(ρ·g) al nivel del mar (m) |
|---|---|---|---|---|
| 0,01 °C | 0,61165 | 999,79 | 0,06 | 10,27 |
| 10 °C | 1,2282 | 999,65 | 0,13 | 10,21 |
| 20 °C | 2,3393 | 998,16 | 0,24 | 10,11 |
| 30 °C | 4,2470 | 995,61 | 0,43 | 9,94 |
| 40 °C | 7,3849 | 992,18 | 0,76 | 9,65 |
| 50 °C | 12,352 | 988,00 | 1,27 | 9,18 |
| 60 °C | 19,946 | 983,16 | 2,07 | 8,44 |
| 70 °C | 31,201 | 977,73 | 3,25 | 7,31 |
| 80 °C | 47,414 | 971,77 | 4,98 | 5,66 |
| 90 °C | 70,182 | 965,30 | 7,41 | 3,29 |
| 100 °C | 101,42 | 958,35 | 10,79 | −0,01 |
Ejemplo de cálculo de NPSH
Agua a 40 °C en tanque abierto a 1000 m de altitud, con la bomba 3,0 m por encima del nivel mínimo (succión negativa) y pérdida de carga de 1,2 m en la succión, al caudal de operación. La presión atmosférica a 1000 m es de 89,88 kPa según la U.S. Standard Atmosphere, 1976; ρ = 992,18 kg/m³ y Pv = 7,38 kPa a 40 °C vienen de la tabla de arriba.
| Paso | Cuenta | Resultado |
|---|---|---|
| ρ·g a 40 °C | 992,18 × 9,80665 ÷ 1000 | 9,73 kN/m³ |
| Pa ÷ (ρ·g), a 1000 m | 89,88 ÷ 9,73 | 9,24 m |
| Pv ÷ (ρ·g), a 40 °C | 7,38 ÷ 9,73 | 0,76 m |
| Hz, succión negativa | bomba 3,0 m por encima del nivel mínimo | −3,0 m |
| Hf en la succión | pérdida al caudal de operación | −1,2 m |
| NPSHa | 9,24 − 0,76 − 3,0 − 1,2 | 4,28 m |
En la misma instalación con agua a 80 °C, el término Pv/(ρ·g) sube a 4,98 m, y el NPSHa cae a cerca de 0,26 m. Líquido caliente con succión negativa es el caso más crítico: la comparación con el NPSHr de la curva, al caudal de trabajo, indica si la instalación debe cambiar (inundar la succión, reducir la pérdida o enfriar el líquido).
Propiedades del fluido real
Incluya la ficha del líquido en el análisis de succión. Registre unidad, temperatura y origen de cada propiedad.
| Dato | Qué informar | Dónde verificar |
|---|---|---|
| Temperatura | Arranque, operación y variaciones previstas | Condiciones del proceso |
| Presión de vapor | Valor y unidad a temperatura del líquido | Ficha del fluido o referencia identificada |
| Densidad | Valor, unidad y temperatura correspondiente | Ficha o medición del fluido real |
Cómo evitar la cavitación
El equipo responsable debe evaluar condiciones de instalación y modelo. Son puntos de investigación; la prioridad depende del caso.
- 1Eleve el nivel del reservorio o baje la bomba: cada metro de inundación entra directo en el NPSHa.
- 2Reduzca la pérdida de carga en la succión: tubo de mayor diámetro, trayecto más corto, menos curvas y un filtro limpio y generoso.
- 3Revise el rango de temperatura del proceso y propiedades del líquido en arranque y operación.
- 4Informe presión real del depósito y sus variaciones; cualquier cambio debe formar parte del diseño del sistema.
- 5Compare curvas de NPSH requerido para caudal, velocidad y configuración previstos. No extrapole una curva a otra velocidad sin confirmación del fabricante.
- 6Verifique la región de operación del fabricante, incluida la distancia al punto de mejor rendimiento.
Hf viene de la pérdida de carga en la línea de succión; el NPSHr, de la curva del modelo al caudal de trabajo.
Preguntas Frecuentes
¿Qué es el NPSH en una bomba?
NPSH es la carga total de succión por encima de presión de vapor, expresada en metros del propio líquido. Al seleccionar, compare valor disponible en instalación, requerido por modelo y margen adecuado al servicio. La evaluación considera caudal, temperatura y condiciones operativas.
¿Cuál es la diferencia entre NPSH disponible (NPSHa) y requerido (NPSHr)?
NPSHa describe condiciones disponibles en la instalación. El valor requerido pertenece a la bomba y debe consultarse en curva y criterio de ensayo declarado. NPSH3 corresponde a una caída de 3% de altura durante ensayo; no significa ausencia de cavitación. Evalúe margen para líquido, modelo y régimen.
¿Cómo se calcula el NPSH disponible?
El NPSH disponible se calcula como NPSHa = (Pa − Pv)/(ρ·g) ± Hz − Hf, donde Pa es la presión absoluta en la superficie del líquido, Pv la presión de vapor a la temperatura de bombeo, ρ·g el peso específico del fluido (densidad × gravedad), Hz la altura estática de succión (positiva si inundada, negativa si la bomba está por encima del líquido) y Hf la pérdida de carga en la línea de succión. El resultado se da en metros de columna de líquido. Es la definición del Hydraulic Institute, NPSHA = h_atm + h_s − h_vp, escrita desde la superficie del líquido.
¿Qué margen de seguridad se recomienda entre NPSHa y NPSHr?
El margen entre NPSH disponible y requerido debe definirse para fluido, bomba y rango operativo. Solicite criterios del fabricante y datos de instalación; un incremento fijo no sustituye ese análisis.
¿Qué causa la cavitación en una bomba centrífuga?
La cavitación implica formación de vapor al caer la presión local y colapso de burbujas en regiones de mayor presión. Puede afectar desempeño y componentes. Verifique succión, fluido, temperatura, caudal y rango operativo. No use NPSHa = NPSH3 como límite de inicio o ausencia de cavitación.
¿Cómo afectan la temperatura y la altitud al NPSH disponible?
La presión atmosférica varía con altitud y condiciones locales; la presión de vapor depende de líquido y temperatura. Use propiedades a temperatura operativa y datos de presión del sistema. Evalúe niveles de tanque, pérdidas de succión y variaciones de operación.
¿Cuál es el NPSH requerido de las bombas centrífugas FB Bombas?
Consulte la curva del modelo FBCN al caudal, velocidad y configuración de impulsor previstos. El documento debe identificar su criterio de NPSH. Envíe curva y datos de succión a ingeniería; no adopte un rango de serie como requisito del punto operativo.
¿NPSHd y NPSHa son lo mismo?
Sí. NPSHd (disponible) y NPSHa (del inglés available) son siglas del mismo valor: el NPSH que la instalación ofrece en la succión, calculado con la fórmula de esta página. El NPSHr (requerido) es el de la bomba y viene de la curva del modelo.
¿Cómo convertir presión en metros de columna en el cálculo de NPSH?
Divida la presión por ρ·g: h [m] = p [kPa] ÷ (ρ·g) [kN/m³]. Con agua a 20 °C (ρ·g = 9,789 kN/m³), 1 bar equivale a 10,22 m, 1 kgf/cm² a 10,02 m y 1 kPa a 0,102 m. En tanque presurizado, Pa es la presión absoluta: la atmosférica del lugar más la manométrica del tanque. Convierta Pa y Pv con la densidad a la misma temperatura.
Hydraulic Institute: lectura de curvas (en inglés)
Hydraulic Institute: Pump Principles, NPSH disponible (en inglés)
NIST Chemistry WebBook: propiedades termofísicas del agua (en inglés)
U.S. Standard Atmosphere, 1976 (NASA NTRS, en inglés)
El análisis depende de los datos de instalación, curva y alcance solicitado. Confirme condiciones en la propuesta técnica. En sistemas contra incendio, la documentación debe atender al proyecto y normas y requisitos aplicables al lugar.
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