Consulta sobre el caudal y la presión

Un lector de iAgua me envió recientemente la siguiente consulta:

Buenos días, ante todo lo felicito, muy interesantes sus post. No obstante, tengo la siguiente consulta: En el post "Del caudal, de la presión y de la velocidad" comenta: "Bien, si 3 kg/cm2 de presión a la salida del grifo no fuese suficiente para nuestro propósito, entonces tendríamos que pedir más presión al equipo de bombeo, y por consiguiente también aumentaría el caudal a la salida del grifo.”. Sin embargo en el post "Empleo de variadores en bombeos agrícolas", comenta: “En las bombas al aumentar el caudal, disminuye la presión", que es lo que yo tengo entendido. Me podría por favor aclarar estos puntos. Gracias.

Es un asunto interesante cuya aclaración me gustaría compartir con todos vosotros.

Supongamos un edificio de vecinos de varias plantas ubicado en la parte final de una red de abastecimiento de agua sin depósito de cola y que no dispusiera de grupo de presión. En los momentos en los que en ese edificio exista un consumo alto de agua, por ejemplo por las mañanas durante los días laborables cuando los vecinos se levantan a la vez para sus ocupaciones diarias, posiblemente no llegue suficiente presión a los pisos situados a mayor altura y por consiguiente tendrían un menor caudal de salida en sus grifos. Si en ese edifico se instalase un grupo de presión, al aumentar la presión de la red en esas circunstancias mediante la activación del grupo, aumentaría la presión y también el caudal de salida por los grifos en los pisos más altos del edificio. Los vecinos de los pisos inferiores tendrían que abrir menos sus grifos y los vecinos de los pisos más altos tendrían caudal suficiente: todos por tanto contentos.

Otro caso es lo que sucede en los bombeos para riego. En estos casos las bombas funcionan a un régimen determinado debido al número de revoluciones por minuto del motor eléctrico que las hace funcionar, suponiendo que estas bombas no contasen con un variador de velocidad.

Las bombas se ensayan en bancos en los que se determinan las curvas Caudal-Presión, o curvas Q-H, que posteriormente los fabricantes incorporan como información técnica imprescindible para la selección de los equipos en sus catálogos de producto.

Las curvas características de una bomba son exclusivas para cada bomba. Estas curvas de trabajo relacionan el caudal bombeado y la presión de bombeo, de tal forma que a mayor caudal demandado por la instalación, tendremos una menor presión, y al contrario, a menor caudal la bomba impulsará el agua con mayor presión, como veremos enseguida.

La gráfica siguiente recoge la curva caudal-presión, Q-H [Q (caudal), H (altura manométrica = presión)], de una bomba centrífuga para dos condiciones de trabajo.

Si suponemos que la instalación y el bombeo se han diseñado para un caudal máximo de 90 m3/h y una presión de 6,5 kg/cm2, se aprecia que la condición de trabajo 1 (punto en color verde) cumple con lo exigido. Este sería el valor más extremo de la curva, es decir, todo movimiento o modificación tendría que hacerse hacia la izquierda de la curva. Si la demanda de caudal bajase por ejemplo a 50 m3/h (condición de trabajo 2, punto de color rojo) la presión subiría a 8,5 kg/cm2.

Vemos que a mayor caudal demandado por la instalación, tendríamos una menor presión, y al contrario, a menor caudal la bomba impulsaría el agua con una presión mayor.

Ahora supongamos que existiera una mayor demanda de caudal, por encima de la máxima prevista, porque se ha ampliado la red de riego sin modificar el grupo de bombeo. Si volvemos a la gráfica anterior tendríamos una nueva condición de trabajo, esta vez situada a la derecha del punto de color verde, lo que implicaría una menor presión en la red.

Un variador de velocidad corrige estos desajustes de consumo/presión, y cambia las velocidades de las revoluciones del motor eléctrico de la bomba para ajustarlo a la demanda de caudal, manteniendo constante la presión de trabajo.

Lo que acabamos de leer lo podemos comparar con lo que sucedería al conducir un coche clásico. Si circulamos a un número determinado de revoluciones por minuto del motor y subimos una pendiente, llegará un momento en el que si no deseamos perder velocidad tendremos que aumentar el número de revoluciones del motor para subir la cuesta a una velocidad dada. Pisaríamos el acelerador para mantener la velocidad deseada. Con las bombas centrífugas pasaría lo mismo. Si aumenta el caudal demandado tendremos que incrementar las revoluciones del motor para mantener la presión de trabajo. En grupos con varias bombas, van entrando en funcionamiento simultáneo según la demanda de caudal aumenta.

Si el coche dispusiera de velocidad crucero, el sistema mantendría la velocidad de forma automática ante los requerimientos del trazado. Es lo que, trasladado al equipo de bombeo, haría el variador de frecuencia.