1. Qué significa dimensionar una bomba de engranajes
Dimensionar una bomba de engranajes es encontrar la combinación de desplazamiento volumétrico, rotación y motor que entrega el caudal exigido por el proceso contra la presión que impone el circuito — con el fluido real, en la viscosidad y temperatura reales de operación. El orden del cálculo importa: primero el fluido define los límites (rotación admisible, presión máxima), después el caudal define el tamaño, y por último la presión define la potencia.
Esta guía sigue la terminología de bombas rotativas de desplazamiento positivo de la norma ANSI/HI 3.1-3.5, del Hydraulic Institute, y los datos de aplicación del manual técnico de la serie FBE. Complementa — no sustituye — la selección por viscosidad: aquí el foco es el cálculo; allá, las tablas de modelo por rango de viscosidad.
| Dato de proceso | Unidad típica | Qué define en el cálculo |
|---|---|---|
| Fluido y viscosidad a la temperatura de operación | SSU o cSt | Rotación admisible, tipo de accionamiento, potencia de fricción |
| Caudal exigido por el proceso | L/min o m³/h | Desplazamiento volumétrico (tamaño de la bomba) |
| Presión de descarga + pérdida de carga de la línea | bar o kgf/cm² | Presión diferencial Δp y potencia en el eje |
| Condición de succión (altura, longitud, temperatura) | m, mca | NPSH disponible y riesgo de cavitación |
| Régimen de operación (continuo/intermitente) | — | Reserva de potencia y clase del motor |
2. Paso 1 — Caudal: del desplazamiento volumétrico al caudal real
La bomba de engranajes desplaza un volumen fijo por revolución — el desplazamiento volumétrico Vg, expresado en cm³/revolución en el catálogo. El caudal teórico es, por lo tanto, proporcional a la rotación: al doblar la rotación, se dobla el caudal. Esa es la diferencia fundamental con la bomba centrífuga, donde caudal y presión están acoplados en la misma curva.
El caudal real es menor que el teórico por el deslizamiento interno (slip): el reflujo del fluido por las holguras entre engranajes, carcasa y tapas, de la descarga de vuelta a la succión. El slip crece con la presión diferencial y disminuye con la viscosidad — en fluidos viscosos, las propias holguras se sellan.
La razón entre caudal real y teórico es la eficiencia volumétrica ηv, y el valor de cada modelo en cada condición viene de la curva de performance del fabricante.
Q_teorica = (Vg × n) / 1000
Q_real = Q_teorica × ηvCaudal teórico y caudal real (Q en L/min; Vg en cm³/rev; n en rpm)
3. Paso 2 — Presión diferencial: lo que el circuito realmente impone
La bomba de engranajes no "tiene" presión: entrega el caudal contra la presión que el sistema impone. La presión diferencial Δp es la presión en la descarga menos la presión en la succión — y la parte dominante, en líneas de fluido viscoso, suele ser la pérdida de carga por fricción en la tubería, que crece linealmente con la viscosidad en régimen laminar.
Calcular la pérdida de carga con la viscosidad equivocada (por ejemplo, con el fluido frío en vez de a la temperatura de bombeo) es el error que más sobredimensiona motores.
Con el Δp calculado, confróntelo con la presión máxima admisible del modelo en la viscosidad de operación — en la serie FBE, ese límite baja conforme sube la viscosidad, y los rangos están tabulados en el manual técnico. Toda instalación de bomba de desplazamiento positivo exige además válvula de alivio (interna o externa en la línea): contra una descarga bloqueada, la presión sube hasta el límite del accionamiento o la rotura del componente más débil.
Δp = p_descarga − p_succao
p_descarga = p_destino + Δp_atrito(linha, viscosidade) + Δp_estatico(elevacao)Presión diferencial a partir del circuito
4. Paso 3 — Potencia: hidráulica, eje y reserva de motor
La potencia hidráulica es el producto caudal × presión diferencial. En las unidades de uso corriente — Q en L/min y Δp en bar — la constante de conversión es 600: P(kW) = Q × Δp ÷ 600. Esa es la potencia entregada al fluido; la potencia en el eje es mayor, porque parte del trabajo se pierde en fricción interna (viscosa y mecánica) y en el deslizamiento. La razón entre ambas es la eficiencia total η.
En fluidos viscosos, la parte de fricción viscosa crece y domina: la misma bomba, en el mismo punto de caudal y presión, exige más potencia con asfalto que con diésel.
Por eso la potencia final no sale de una fórmula genérica — sale de la curva de performance del modelo en la viscosidad de operación, y el manual FBE tabula la reserva de potencia recomendada sobre el valor calculado, mayor para motores pequeños (que tienen menos margen térmico) y menor para motores grandes.
P_hidraulica (kW) = (Q × Δp) / 600
P_eixo = P_hidraulica / η
T (N·m) = (Vg × Δp) / (20 × π × η_mec)Potencia hidráulica, potencia en el eje y par (Q en L/min; Δp en bar; Vg en cm³/rev)
5. Ejemplo numérico resuelto: aceite lubricante a 60 L/min y 8 bar
Proceso: transferir aceite lubricante a 40 °C (viscosidad en el rango de 1.000 SSU), caudal exigido de 60 L/min, presión diferencial calculada de la línea de 8 bar. Por la tabla viscosidad × rotación del manual FBE, 1.000 SSU permite accionamiento directo a 1150 rpm.
Adoptando, para fines del ejemplo, una eficiencia volumétrica de 0,90 en esa condición (el valor real viene de la curva del modelo): el caudal teórico necesario es 60 ÷ 0,90 = 66,7 L/min. El desplazamiento volumétrico mínimo es Vg = 66,7 × 1000 ÷ 1150 = 58 cm³/rev — el modelo elegido es el de catálogo con Vg inmediatamente superior.
La potencia hidráulica es 60 × 8 ÷ 600 = 0,80 kW; con eficiencia total de 0,60 en el ejemplo, la potencia en el eje es 1,33 kW. Con la reserva del manual para motores de ese rango, el motor comercial inmediatamente superior cierra la selección — sujeta a la confirmación de la curva certificada del modelo.
- Rotación por viscosidad: 1.000 SSU → 1150 rpm (accionamiento directo, 6 polos)
- Caudal teórico: 60 ÷ 0,90 = 66,7 L/min → Vg mínimo = 58 cm³/rev
- Potencia: P_hid = 0,80 kW → P_eje = 1,33 kW → motor comercial superior, con reserva del manual
- Verificaciones finales: presión máxima del modelo en la viscosidad, NPSH disponible en la succión, válvula de alivio
6. Los cuatro errores que más comprometen el dimensionamiento
Los retrabajos de campo que la ingeniería de FB Bombas más encuentra tienen origen en cuatro decisiones de cálculo — todas evitables en la fase de dimensionamiento.
- Viscosidad de la hoja de datos, no de la operación: el fluido frío en el arranque puede ser varias veces más viscoso que a la temperatura de régimen — la potencia de arranque y la pérdida de carga deben verificarse en la peor condición, no en la nominal.
- Rotación por encima de la admisible para la viscosidad: el caudal de catálogo en la rotación equivocada genera cavitación en la succión y desgaste acelerado de bujes y engranajes.
- Motor sin reserva sobre la potencia calculada: las variaciones de viscosidad, de presión y el propio arranque consumen el margen — la reserva tabulada en el manual no es conservadurismo, es régimen transitorio real.
- Succión tratada como detalle: una línea larga y estrecha en la entrada de un fluido viscoso derrumba el NPSH disponible — el dimensionamiento de la succión es tan determinante como el de la descarga.
7. Checklist: los 7 datos que cierran el dimensionamiento
Con los siete datos abajo, la ingeniería de FB Bombas dimensiona la bomba, define rotación y accionamiento y devuelve el modelo con la curva de performance certificada — sin costo y sin compromiso. Envíelos por WhatsApp o por el formulario de cotización.
- Fluido bombeado (nombre comercial y concentración, si es solución)
- Viscosidad a la temperatura de operación (SSU o cSt)
- Temperatura de trabajo — mínima y máxima
- Caudal exigido por el proceso (L/min o m³/h)
- Presión de descarga — o trazado de la línea (diámetro, longitud, elevación, accesorios)
- Condición de succión: altura de aspiración o succión inundada, longitud de la línea
- Régimen de operación: continuo o intermitente, arranques por día