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La potencia del motor de una bomba de riego de superficie se obtiene añadiendo un margen a la potencia en el eje calculada a partir del caudal y la altura de la bomba; la velocidad es aquella para la que se diseñó la bomba y no se cambia al elegir el motor. En resumen, la potencia se lee en el punto de trabajo en campo y la velocidad, en la placa de la bomba. Este artículo explica cómo se hace el cálculo y cómo influyen en la elección las condiciones variables propias del riego.
Aquí, «de superficie» se refiere a las bombas instaladas fuera de un pozo, junto a una balsa, un canal, un depósito o una fuente de agua poco profunda, con el motor sobre suelo seco. Las bombas sumergibles y de pozo profundo, que bajan al agua, requieren otro tipo de motor; un motor de carcasa estándar no se utiliza en su lugar.
Cálculo de potencia: caudal, altura y rendimiento de la bomba
La potencia hidráulica que la bomba transmite al agua depende del producto del caudal por la altura total. La potencia que el motor debe entregar al eje de la bomba se obtiene dividiendo ese valor por el rendimiento de la bomba. Para agua, la fórmula práctica es:
Potencia en el eje (kW) = Caudal (m³/h) × Altura total (m) / (367 × rendimiento de la bomba)
El 367 de la fórmula es una constante que procede de la densidad del agua, la aceleración de la gravedad y la conversión de unidades. El rendimiento de la bomba es el valor que se lee en el punto de trabajo de la curva del catálogo; en las bombas de riego pequeñas esta relación es menor que en las grandes. Si no dispone de la curva, tome el rendimiento de los datos del fabricante de la bomba, no de una estimación.
La altura total no es solo la pendiente de la parcela. Tenga en cuenta conjuntamente:
- Altura de aspiración: la distancia vertical desde el nivel del agua hasta el eje de la bomba. Al bajar el nivel de la balsa a finales de verano, este valor aumenta.
- Altura geométrica de impulsión: la diferencia de cota desde la bomba hasta el punto más alto de la red.
- Pérdidas en tubería: el rozamiento en la longitud de la red, el diámetro, los codos, las válvulas y los filtros. En redes largas y estrechas esta partida puede superar la diferencia de cota.
- Presión en el extremo: la presión de trabajo que necesita el aspersor o el sistema de goteo, convertida en metros de columna de agua y sumada.
¿Cómo se determina el margen del motor?
La potencia en el eje calculada no es directamente la potencia del motor. En una bomba centrífuga, la potencia absorbida aumenta con el caudal. En una red de riego, cuando cambia el número de sectores abiertos, cuando revienta una tubería o mientras la red se llena por primera vez, la bomba se desplaza a la derecha de la curva y absorbe más potencia de la calculada. Por eso el motor debe elegirse no solo para el punto de diseño, sino para el punto de mayor caudal que pueda darse en campo.
- Observe la curva de «potencia» de la bomba y busque el valor más alto dentro del rango de trabajo para su diámetro de rodete.
- Elija la primera potencia de motor normalizada por encima de ese valor. Si el fabricante de la bomba indica la potencia del motor en la placa, tómela como referencia.
- Los modelos de HEM Motor de 75 kW en adelante tienen un factor de servicio de 1,15; es un margen de seguridad y no se utiliza para elegir un motor más pequeño.
Un motor demasiado grande tampoco es la solución. La bomba impulsa la misma agua, el motor trabaja a carga parcial y el equipo de arranque, el cable y el cuadro crecen innecesariamente.
Velocidad: respete el valor de la placa de la bomba
En una bomba centrífuga, el caudal varía en proporción directa a la velocidad, la altura con el cuadrado de la velocidad y la potencia con su cubo. Por esta relación, montar en la misma bomba un motor de otra velocidad cambia por completo el punto de trabajo: una bomba diseñada para 3000 rpm da, con un motor de 1500 rpm, aproximadamente la mitad del caudal y una cuarta parte de la altura. Lo contrario sobrecarga el motor y la bomba.
Por eso la elección de la velocidad se hace junto con la de la bomba. Una gran parte de las bombas de riego de superficie trabajan con motores de dos polos (3000 rpm de sincronismo); algunas bombas que requieren gran caudal a poca altura son de cuatro polos. El valor que verá en la placa del motor es la velocidad nominal: en motores de dos polos se leen unas 2930–2955 rpm en carga.
Si la presión en campo debe variar según el sector, puede utilizarse un variador de frecuencia. Nuestras series trifásicas son aptas para el control de velocidad con variador de frecuencia; en funcionamiento prolongado a baja velocidad con par pleno puede necesitarse un ventilador independiente y, si el cable entre variador y motor es largo, se valora un filtro dv/dt o senoidal; estas condiciones se indican en el pedido. Para más detalle, consulte la pregunta sobre el uso con variador.
Ejemplos de cálculo hipotéticos
Los valores siguientes son hipotéticos; no proceden de una instalación real y solo muestran la lógica del cálculo. En cada ejemplo se supone que el rendimiento de la bomba se ha leído en la curva.
| Escenario | Caudal | Altura total | Rendimiento de la bomba | Potencia en el eje | Motor posible |
|---|---|---|---|---|---|
| Red de huerto e invernadero | 30 m³/h | 35 m | 0,65 | ≈ 4,4 kW | 5,5 kW, 3000 rpm |
| Aspersión, parcela mediana | 60 m³/h | 50 m | 0,70 | ≈ 11,7 kW | 15 kW, 3000 rpm |
| Red larga a cota alta | 80 m³/h | 60 m | 0,72 | ≈ 18,2 kW | 22 kW, 3000 rpm |
En la segunda fila el cálculo da 11,7 kW. Un motor de 11 kW queda por debajo de ese valor; teniendo en cuenta además que el caudal aumentará mientras la red se llena, 15 kW es la elección adecuada. En la tercera fila, 18,5 kW está muy cerca del valor calculado; como la altura de aspiración aumenta cuando baja el nivel de la balsa, se ha preferido la potencia superior, 22 kW. En la selección real se toma como referencia el valor de potencia más alto de la curva de la bomba.
