¿Qué es la NPSH, y cómo se calcula?

NPSH (Net Positive Suction Head) o ANPA en español (Altura Neta Positiva de Aspiración) es el parámetro que permite determinar si una bomba puede funcionar correctamente, sin entrar en cavitación. Te explicamos cómo calcular la NPSH y ponemos a tu disposición una herramienta excel para hacerlo de forma rápida y sencilla.

¿Qué es la cavitación?

Cuando en una canalización la presión desciende por debajo de la presión de vapor, las moléculas de líquido pasan a estado gaseoso, formando burbujas. Entonces, esas «burbujas» se desplazan dentro del flujo de líquido hacia zonas donde la presión es más elevada, donde vuelven a condensar de manera súbita. Es como si el líquido que rodea estas burbujas las aplastara. Esto provoca ondas de presión y puntos donde se generan picos de presión muy elevados, al producirse la «implosión» de las burbujas. Esto debilita el material y puede generar picaduras y oxidación, además de ruidos y vibraciones. Así, con el paso del tiempo, este fenómeno conduce a un deterioro prematuro de los equipos, que en algunos casos puede ser muy rápido.

En los casos de cavitación moderada, el líquido puede seguir fluyendo, aún con una cierta reducción del caudal y el rendimiento de la bomba con respecto a su funcionamiento nominal. En un caso grave, puede incluso ocurrir que el equipo no sea capaz de bombear en absoluto.

¿Qué es la NPSH?

NPSH es el acrónimo de Net Positive Suction Head, que es el parámetro que permite determinar si existe riesgo de cavitación en una instalación. Para ello, compararemos la NPSH disponible con la NPSH requerida.

La NPSH requerida es el valor de NPSH mínimo que se necesita para evitar la cavitación. Este valor depende de las características de la bomba, por lo que lo suele facilitar el fabricante en su documentación técnica.

En cambio, la NPSH disponible depende de las características del circuito y nos proporciona una indicación del riesgo de cavitación. Depende de la altura de aspiración, de las pérdidas de carga en dicho circuito de aspiración y de la presión de vapor del líquido.

¿Cómo evitar la cavitación?

Para que una bomba funcione correctamente debe cumplirse la siguiente condición:

Condición de NPSH para evitar la cavitación

Para mayor seguridad, os sugerimos que diseñéis vuestras instalaciones para que la NPSH disponible supere a la requerida en al menos 0,5 m.

En la medida de lo posible, todos intentamos diseñar nuestras instalaciones de tal manera que las bombas estén en carga, es decir, que el nivel de líquido quede por encima del nivel del cuerpo de la bomba, de forma que ésta esté siempre llena de líquido. Sin embargo, esto no siempre es posible y en ocasiones no tenemos otra alternativa que instalar bombas en aspiración: en este caso, la bomba debe succionar el líquido que queda por debajo de ella:

Bomba en aspiración
Esquema de una bomba funcionando en aspiración

Cuando la altura de aspiración es muy grande, o las pérdidas de carga en el circuito de aspiración muy elevadas, la presión disponible en la entrada de la bomba es muy escasa. Es en estos casos cuando tenemos mayor riesgo de cavitación. Si la presión baja demasiado, por debajo de la presión de vapor del fluido, el líquido comienza a evaporarse, formando burbujas que explotan al llegar al impulso, dañándolo.

Por este motivo, para evitar la cavitación, debemos asegurarnos de que se respete la condición de NSPH disponible superior a NPSH requerida que mencionábamos antes.

La NPSH se define como la diferencia entre la presión del líquido, tomando como referencia la altura del eje del impulsor de la bomba y la presión de vapor del líquido, a la temperatura de funcionamiento.

NPSH requerida

Como hemos dicho, la NPSH requerida es un parámetro específico para cada bomba y forma parte de los datos que nos proporcionará el fabricante de la misma. Dado que es un valor que varía en función del caudal, se suele encontrar consultando la curva de la bomba. Lógicamente, cuando menor sea este valor, mayor será la capacidad de aspiración de nuestra bomba.

NPSH disponible

En cambio, la NPSH disponible es función del diseño de nuestro circuito. Si nos referimos al esquema de la figura anterior, en punto (1) es un punto situado en la superficie del líquido a aspirar, y el punto (2) está sobre el eje del impulsor de nuestra bomba. Entonces, según la definición de NPSH:

NPSH disponible

Determinaremos la presión de vapor en función del fluido que bombeamos y de la temperatura a la que se encuentra.

También ponemos a vuestra disposición una herramienta que os permite realizar estos cálculos de pérdidas de carga de forma automática para instalaciones de bombeo de agua.

Para empezar, para determinar P2, partiremos del principio de Bernoulli, que establece que la energía de nuestro fluido se conserva:

Principio de Bernoulli

En esta ecuación:

P es la presión
z es la altura geométrica
ρ es la densidad del fluido
g es la constante de aceleración de la gravedad
v es la velocidad del fluido
ΔP son las pérdidas de carga entre los puntos 1 y 2

En nuestro caso, tendremos la misma velocidad en el punto (1) y el punto (2), por lo que podemos simplificar estos términos de la ecuación. Además, en el punto (1), la presión del fluido es igual a la presión atmosférica (P1 = Patm)

Por lo tanto, podemos deducir el valor de P2 mediante la siguiente expresión:

La fórmula anterior se ha expresado en unidades de presión. Para trabajar con la NPSH lo transformamos en altura de fluido (metros de columna de líquido, mCA si es agua):

Y, por lo tanto, la NPSH disponible valdrá:

Expresión de cálculo de NPSH disponible

Calculadora de NPSH

Esperamos que este artículo te haya servido para resolver tus dudas sobre los cálculos de la NPSH y la verificación del buen funcionamiento de las bombas en aspiración.

En este artículo encontrarás una herramienta automática de cálculo de NSPH:

Calculadora de NPSH

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Intentaremos contestarte a la mayor brevedad posible.

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