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El motor de la bomba de una prensa hidráulica no se elige multiplicando la presión máxima por el caudal máximo de la prensa, sino según la potencia que la bomba absorbe realmente en cada paso del ciclo. En el momento del prensado, la presión es alta pero el caudal bajo; en la aproximación rápida, el caudal es alto y la presión baja. Para elegir bien, primero se calcula la potencia paso a paso y luego se evalúan juntos el valor máximo y la potencia equivalente, que representa el calentamiento medio a lo largo del ciclo.
En este artículo no nos centramos en los detalles mecánicos de la unión motor-bomba, sino en el cálculo de potencia y en el ciclo de trabajo.
La relación básica de la potencia de la bomba
La potencia que una bomba hidráulica requiere en el eje es directamente proporcional al caudal y a la presión del aceite que impulsa. La fórmula práctica es:
Potencia en el eje (kW) = Presión (bar) × Caudal (L/min) / (600 × rendimiento total de la bomba)
El rendimiento total incluye las pérdidas volumétricas y mecánicas de la bomba; en bombas de engranajes y de paletas se suele tomar entre 0,80 y 0,90, y algo más en las de pistones. El valor correcto figura en la hoja de datos del fabricante de la bomba.
El caudal también depende de la velocidad del motor. El caudal de una bomba de cilindrada fija es:
Caudal (L/min) ≈ Cilindrada (cm³/rev) × Velocidad del motor (rpm) / 1000 × rendimiento volumétrico
En las centrales hidráulicas son habituales los motores de cuatro polos; en carga giran a unas 1450–1480 rpm. Una bomba de 10 cm³/rev a 1460 rpm impulsa unos 14,6 L/min sin contar pérdidas. La mayoría de las bombas están diseñadas para este rango de velocidad; antes de accionarla con un motor de dos polos, confirme con el fabricante la velocidad máxima admisible y las condiciones de aspiración.
El ciclo de la prensa: cada paso es una carga distinta
Un ciclo típico de prensa hidráulica consta de cuatro o cinco pasos. En cada paso cambian la presión y el caudal y, por tanto, también la carga que ve el motor.
- Aproximación rápida: el cilindro va en vacío y baja rápido hasta el molde. El caudal es alto y la presión solo la necesaria para vencer rozamientos y peso.
- Prensado (carrera de trabajo): el molde toca la pieza y la presión sube rápidamente hasta el valor ajustado. La velocidad baja y el caudal disminuye.
- Mantenimiento de presión: la pieza se mantiene bajo presión durante un tiempo. La bomba solo compensa las fugas; según la disposición, la potencia es baja o moderada.
- Descompresión y retorno: la presión se libera de forma controlada y el cilindro vuelve hacia arriba. El caudal vuelve a ser alto y la presión es media.
- Espera en vacío: mientras se cambia la pieza, la bomba circula sin presión; el motor solo cubre las pérdidas en vacío.
En una disposición sencilla con una sola bomba de cilindrada fija, la bomba impulsa el mismo caudal en todos los pasos y el aceite sobrante vuelve al depósito por la válvula de seguridad. Durante el prensado esto supone caudal pleno a alta presión, y la potencia del motor se dispara. Por eso las prensas se diseñan casi siempre con una disposición de dos etapas:
- Bomba doble (alta-baja): una bomba de gran caudal y baja presión actúa en la aproximación rápida; cuando sube la presión, una válvula de descarga la deriva al depósito y el prensado se hace con una bomba de pequeño caudal y alta presión.
- Bomba variable con compensación de presión: al alcanzar la presión ajustada, la bomba reduce por sí sola su cilindrada; en los pasos de prensado y mantenimiento la potencia baja claramente.
La disposición utilizada puede multiplicar por dos o tres la potencia del motor. Antes de elegir el motor, estudie siempre el esquema hidráulico o las placas de las bombas.
Potencia máxima y potencia equivalente
Una vez calculadas las potencias de cada paso del ciclo, se plantean dos preguntas distintas:
- ¿Cubre el motor la potencia del paso más exigente? El motor no debe caer de velocidad y pararse en el momento más duro del ciclo. Un motor de inducción tiene una capacidad de par de corta duración por encima de su par nominal; pero no es correcto apoyarse en ella de forma continua. Los valores de par de arranque y par máximo figuran en el catálogo técnico y de productos 2026.
- ¿Cuánto se calienta el motor a lo largo del ciclo? El calentamiento del bobinado está relacionado con el cuadrado de la corriente. Por eso, para representar el ciclo no se usa la media aritmética, sino la potencia media cuadrática (equivalente):
Potencia equivalente = √( Σ (Potencia del paso² × Duración del paso) / Duración del ciclo )
La potencia nominal del motor no debe ser inferior a la potencia equivalente; además, la potencia del paso más exigente debe quedar dentro de la capacidad segura de corta duración del motor. Si el ciclo es corto y se repite continuamente, el motor se calienta casi como en servicio continuo S1; si la prensa pasa horas parada y solo prensa de vez en cuando, la situación es distinta. Por eso es importante indicar en el pedido la duración del ciclo y el número de golpes por hora.
Ejemplo de cálculo hipotético: prensa de bomba doble
Los valores siguientes son hipotéticos y se han elegido solo para mostrar el desarrollo del cálculo. Se supone un rendimiento total de la bomba de 0,85 en todos los pasos; el ciclo dura 30 segundos.
| Paso | Presión | Caudal | Duración | Potencia del paso |
|---|---|---|---|---|
| Aproximación rápida (dos bombas) | 40 bar | 60 L/min | 4 s | ≈ 4,7 kW |
| Prensado (bomba de alta presión) | 250 bar | 15 L/min | 6 s | ≈ 7,4 kW |
| Mantenimiento de presión | 250 bar | solo fugas | 5 s | ≈ 1,0 kW |
| Retorno | 60 bar | 60 L/min | 4 s | ≈ 7,1 kW |
| Circulación en vacío | baja | — | 11 s | ≈ 0,8 kW |
En este ciclo, la potencia del paso más exigente es de unos 7,4 kW y la potencia equivalente, de unos 4,6 kW. Aunque por potencia equivalente parecerían suficientes 5,5 kW, los 7,4 kW del prensado llevarían el motor continuamente a la zona de sobrepar. Por eso se elige un motor de 7,5 kW y cuatro polos; el paso más exigente queda dentro del límite de la potencia nominal y se conserva el margen de calentamiento.
Si la misma prensa se hubiera diseñado con una sola bomba fija que impulsara 60 L/min a 250 bar, la potencia en el eje habría superado los 29 kW. Una elección basada solo en «presión máxima × caudal máximo», sin conocer el ciclo, puede hacer el motor cuatro veces mayor de lo necesario; a la inversa, mirar solo el paso de prensado de una prensa de bomba doble y olvidar el retorno puede llevar a un motor demasiado pequeño.
