1. Qué es la curva característica
La curva característica es la "ficha técnica" de la bomba — el conjunto de gráficos que describe su comportamiento hidráulico en todos los caudales posibles para una rotación fija y un diámetro de rotor específico.
A diferencia de una bomba de desplazamiento positivo, donde el caudal es prácticamente proporcional a la rotación (independiente de la presión de descarga), en la bomba centrífuga el caudal depende de la presión de descarga: cuanto mayor la contrapresión de la instalación, menor el caudal entregado.
El eje horizontal siempre representa el caudal (Q, en m³/h o L/s). Sobre este eje se grafican cuatro curvas: altura manométrica (H, en metros), potencia absorbida (P, en kW), NPSH requerido (NPSHr, en metros) y eficiencia hidráulica (η, en porcentaje). En catálogos de FB Bombas, las curvas se obtienen con agua a 20°C en banco hidráulico según ANSI/HI 14.6, con instrumentación calibrada y clase de aceptación documentada en la ficha de prueba.
2. Curva Q × H — caudal y altura manométrica
La curva Q × H es la más conocida — describe la altura manométrica que la bomba entrega para cada caudal. En bombas centrífugas radiales (FBCN/FBOT), tiene forma decreciente de izquierda a derecha: la altura es máxima en caudal cero (shutoff head) y cae progresivamente a medida que el caudal aumenta.
Esta forma decreciente es la base del auto-control hidráulico del sistema: aumento de demanda de caudal es parcialmente compensado por caída de altura, llevando el sistema a un nuevo punto de equilibrio.
El punto de operación real de la bomba en la instalación es la intersección entre la curva Q × H de la bomba y la curva del sistema (la pérdida de carga total de la tubería en función del caudal, sumada a la altura geométrica). Seleccionar la bomba correctamente significa garantizar que esta intersección caiga dentro del rango preferencial (POR) — idealmente cerca del BEP, que veremos en la sección 4.
3. Curvas Q × P, Q × NPSHr y Q × η
La curva Q × P describe la potencia absorbida por la bomba en cada caudal. En bombas centrífugas radiales, la potencia crece con el caudal hasta una meseta máxima y puede incluso decrecer ligeramente cerca del runout. Importante: la potencia mínima ocurre en shutoff (caudal cero), por eso el arranque de la bomba debe hacerse con la válvula de descarga parcialmente cerrada para limitar corriente de arranque y proteger el motor.
La curva Q × NPSHr describe la presión mínima requerida en la entrada de la bomba para evitar cavitación. Tiene forma creciente: NPSHr crece con el caudal, mínimo en shutoff y máximo en runout. Por eso, en puntos de operación de caudal alto, el margen de NPSH (NPSHa − NPSHr) necesita ser revalidado. La curva Q × η describe la eficiencia hidráulica — con forma de "campana" con pico en el BEP.
Antes del BEP, la eficiencia crece con el caudal; después del BEP, decrece. Operación fuera del BEP significa desperdicio de energía.
4. BEP, POR y AOR — Hydraulic Institute
El Best Efficiency Point (BEP) es el caudal en el cual la eficiencia hidráulica es máxima — es el punto de diseño para el cual el rotor fue concebido, con pérdidas hidráulicas mínimas y cargas radial y axial sobre el eje balanceadas. Operar en el BEP significa: máxima eficiencia energética, menor vibración, menor recirculación interna, menor empuje radial sobre el sello mecánico y cojinetes, y mayor vida útil de los componentes.
El Hydraulic Institute (HI) define dos rangos alrededor del BEP. El Preferred Operating Range (POR) — entre 70% y 120% del BEP — es el rango recomendado para operación continua, con vibración y cargas dentro de los límites de diseño. El Allowable Operating Range (AOR) es más amplio (típicamente 40% a 130% del BEP, pero varía por modelo) — operación continua permitida, pero con vibración elevada, mayor recirculación interna y reducción de vida útil de sellos y cojinetes.
Operación fuera del AOR (caudal muy bajo o shutoff prolongado) es peligrosa: sobrecalentamiento por disipación interna, recirculación severa, falla rápida de sello.
5. Ejemplo de puntos de operación — bomba FBCN representativa
La tabla a continuación presenta cinco puntos de operación en una bomba FBCN representativa de tamaño medio (DN80, rotor de aproximadamente 220 mm, rotación 1.750 rpm), ejemplificando la variación simultánea de altura, eficiencia, potencia y NPSHr en función del caudal. Los valores son ilustrativos del comportamiento típico de la Serie FBCN; la curva real específica de cada modelo se obtiene en banco según ANSI/HI 14.6 y se proporciona en el catálogo técnico.
| Punto | Q (m³/h) | H (m) | η (%) | P (kW) | NPSHr (m) | Rango |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Shutoff | 0 | 38,0 | 0 | 4,0 | 1,5 | Fuera AOR |
| 50% BEP | 30 | 34,5 | 58 | 4,8 | 1,8 | AOR (no POR) |
| BEP | 60 | 30,0 | 76 | 6,5 | 2,8 | POR (ideal) |
| 120% BEP | 72 | 25,5 | 70 | 7,2 | 4,2 | POR (límite sup.) |
| Runout | 85 | 18,0 | 55 | 7,6 | 6,5 | Fuera AOR |
6. Envelope hidráulico de la Serie FBCN
Considerando los 53 modelos de la Serie FBCN de FB Bombas (43 standard DN25-150 + 10 gran capacidad DN200-300), el envelope hidráulico cubre caudales desde cerca de 2 m³/h (modelos pequeños a 1.750 rpm) hasta 2.400 m³/h (modelos de gran capacidad), con altura manométrica de 4 m a 140 m.
Cada modelo individual cubre una fracción de este envelope, y la selección parte de identificar el cuadrante (Q, H) donde se localiza el punto de duty, eligiendo el modelo cuyo BEP esté más próximo a ese punto y cuyo rango POR englobe el duty.
En situaciones donde el duty cae entre dos modelos, es posible ajustar el diámetro del rotor (impeller trimming) para desplazar el BEP — técnica estándar en ingeniería de aplicación. FB Bombas mantiene el levantamiento de la curva real en banco hidráulico según ANSI/HI 14.6 para validar el punto de operación después del trimming, garantizando que vibración, NPSHr y potencia absorbida estén dentro del diseño.