Fórmula de potencia de bombas: convierta el caudal y la altura manométrica en potencia hidráulica, de eje y de motor

Actualizado en agosto de 2026

La fórmula de potencia de una bomba es la ecuación que convierte el caudal y la altura manométrica en potencia hidráulica, de eje o de motor, según el punto de la cadena energética que se esté midiendo. Todas las versiones disponibles en línea se reducen a las mismas tres variables: cuánto fluido se mueve, a qué altura se eleva y con qué rendimiento lo eleva la bomba. La confusión no está en las matemáticas, sino en que tres cifras distintas reciben el nombre de «potencia de bomba» según el punto en que se midan. Esta guía le ofrece las fórmulas métricas e imperiales con un ejemplo resuelto y, a continuación, los cuatro cálculos que se derivan lógicamente del primero: rendimiento, altura manométrica, NPSH y dimensionamiento del motor.

La fórmula de potencia de bombas (métrica e imperial)

La potencia de una bomba en kilovatios equivale al caudal multiplicado por la altura manométrica y la gravedad específica, dividido por una constante de unidades y el rendimiento de la bomba; la misma relación en caballos de potencia utiliza galones por minuto, pies de altura manométrica y una constante diferente. Ambas formas describen la potencia hidráulica, la energía realmente transferida al fluido, y proceden de la misma física, solo que expresada en sistemas de unidades diferentes.

En unidades SI, según la referencia sobre fundamentos de bombas del Hydraulic Institute:

En unidades estadounidenses habituales, según la misma referencia del Hydraulic Institute y corroborado por la calculadora de potencia de bombas de Engineering ToolBox:

Todo cálculo fiable de potencia de bombas responde a la misma pregunta de fondo: en qué requisito de potencia se traduce el trabajo realizado sobre el fluido y qué cantidad de energía representa en el sistema de unidades objetivo. La fórmula para calcularlo no cambia entre fabricantes; lo que difiere entre las fórmulas publicadas y las guías de cálculo de bombas es cuál de las cuatro cifras posteriores que aborda esta página se utiliza y si la potencia de bomba requerida indicada es hidráulica, de eje o de entrada del motor.

Esta es la potencia hidráulica, la energía mínima teórica que recibe realmente el fluido. No es lo que el motor toma de la red ni lo que debería figurar en la placa de características del accionamiento. Esas son las dos cifras siguientes; junto con el rendimiento, las tres variables forman lo que denominaremos la cadena de potencia Q-H-η, presente en todas las secciones de esta página: si cambia una de las tres, la cifra de potencia cambia con ella.

Los términos Q y H varían enormemente entre tipos de bombas, aunque la fórmula no cambia; este es el intervalo de nueve familias de productos BBP, desde grupos de presión para agua limpia hasta bombas multietapa de alimentación de calderas: lo llamaremos la envolvente de caudal-altura manométrica de las 9 familias BBP:

Tenga en cuenta que el caudal máximo y la altura manométrica máxima no son puntos de funcionamiento simultáneos en una misma curva de bomba: una bomba alcanza la altura manométrica máxima cerca del cierre (caudal casi nulo) y el caudal máximo con su menor altura manométrica. Son envolventes a nivel de familia para la gama de modelos de cada línea de productos, no el punto de funcionamiento de una unidad; utilice el método del ejemplo resuelto anterior con Q y H de su punto de funcionamiento real, no estas cifras límite.

Potencia hidráulica frente a potencia de eje y caballos de freno

Aparecen tres cifras de potencia distintas para la misma bomba porque cada una mide un punto diferente de la cadena energética: la potencia hidráulica es la que recibe el fluido; la potencia de eje, también llamada caballos de freno, es la que absorbe el eje de la bomba para suministrar esa potencia hidráulica; y la potencia de entrada del motor es la que el sistema eléctrico consume para hacer girar el eje. En cada etapa se pierde parte de la energía, por lo que las tres cifras siguen un orden estricto: la potencia hidráulica siempre es la menor de las tres.

En cualquier desglose de potencia de una bomba centrífuga, la potencia útil de salida siempre es la cifra más baja de la cadena: la potencia mecánica suministrada al eje cubre las pérdidas de la bomba, y la potencia eléctrica del tren de accionamiento de la bomba, lo que realmente consume su motor, cubre conjuntamente las pérdidas de la bomba y del motor.

«Nota: no es el rendimiento medio de los dos factores, lo cual es un error habitual.»

— Jim Elsey, ingeniero mecánico y miembro de ASME, sobre multiplicar (no promediar) el rendimiento de la bomba y el del motor para obtener el verdadero rendimiento de red a agua, Pumps & Systems

Cuando la oferta de un proveedor y la placa de características de un motor muestran dos cifras de potencia distintas para lo que parece la misma bomba, casi nunca miden el mismo punto de esta cadena; compruebe a cuál de las tres se refiere realmente la cifra antes de asumir que una es incorrecta.

De dónde procede el rendimiento de la bomba (η)

El rendimiento de la bomba no es una constante que se consulta una sola vez; se lee en la curva de prestaciones de su bomba específica, en su punto de funcionamiento real, porque cambia con el caudal y solo alcanza su máximo en un punto de esa curva: el punto de máximo rendimiento (BEP). Utilizar un valor genérico de manual en vez de la curva de su propia bomba es el error más habitual de todo este cálculo.

Todas las variables que intervienen en las prestaciones de la bomba —caudal, altura manométrica, viscosidad y desgaste— confluyen en esta única cifra. La pérdida de potencia debida a ineficiencias en el impulsor y la voluta aparece aquí como una reducción del rendimiento; las ineficiencias independientes de la transmisión de potencia entre el motor y el eje —pérdidas en el acoplamiento y fricción de los rodamientos— son un factor distinto de las prestaciones de la bomba que aparece en la diferencia de potencia entre motor y eje tratada anteriormente, no en esta cifra de rendimiento.

El rendimiento habitual de las bombas centrífugas, según el ingeniero mecánico Jim Elsey en Pumps & Systems, es de alrededor del 55 % para bombas pequeñas y del 70 % para bombas grandes, y puede aproximarse al 94 % en la gama alta. La diferencia es lo suficientemente amplia como para que estimar a ojo reduzca la precisión real: un error de 10 puntos porcentuales en η —por ejemplo, asumir 72 % cuando la bomba funciona realmente al 62 % con ese caudal— desvía la potencia calculada aproximadamente un 15-20 %. En nuestro ejemplo resuelto de 56,8 kW, supone una desviación de 9-11 kW, suficiente para marcar la diferencia entre un motor que funciona frío y otro que dispara por sobrecarga.

Cómo determinar el valor de altura manométrica (H): altura manométrica total

La altura manométrica total es la suma de tres componentes —altura estática, altura de pérdidas por fricción y altura de presión—, y necesita la suma, no solo la elevación vertical, para que la fórmula de potencia dé un resultado real. Omitir los términos de fricción y presión es la segunda causa más habitual de una bomba infradimensionada.

Acertar con esta cifra importa más de lo que la mayoría de los ingenieros supone al bombear agua a largas distancias o por tuberías infradimensionadas, ya que las pérdidas por fricción aumentan con el cuadrado de la velocidad: duplicar el caudal en la misma tubería aproximadamente cuadruplica el componente de fricción de la altura manométrica de la bomba, aunque la altura estática no haya cambiado en absoluto.

La altura estática puede medirse con cinta métrica y nivel. La altura de pérdidas por fricción depende del diámetro y longitud de la tubería, de la rugosidad del material y de todos los accesorios y válvulas del trazado; la calculadora de altura manométrica total de BBP guía ese sumatorio para una serie de tubería y un caudal determinados, sin necesidad de efectuar el cálculo a mano.

NPSH: la cifra complementaria que también necesita todo comprador de bombas

Calcular la potencia indica qué tamaño de accionamiento necesita; no dice nada sobre si la bomba cavitará, una comprobación independiente regida por la altura neta positiva de aspiración (NPSH). El NPSH disponible en aspiración (NPSHa) debe superar con margen el NPSH requerido por la bomba (NPSHr); ejecute la fórmula de potencia y la comprobación de NPSH como dos pasos obligatorios e independientes, no como uno solo.

La guía de margen de NPSH del Hydraulic Institute, actualizada en la edición de 2024 de ANSI/HI 9.6.1, dejó de utilizar un único porcentaje fijo: ahora basa el margen en el NPSHR (NPSH requerido) proporcionado por el fabricante, en lugar del antiguo punto de referencia NPSH3, con recomendaciones que varían según la aplicación en vez de una cifra universal. A falta de una recomendación específica para la aplicación, North Ridge Pumps ofrece una regla de campo simplificada de un margen mínimo del 10 % por encima de NPSHR para absorber el desgaste de la bomba y las pérdidas reales del sistema; es útil como primera comprobación, pero no sustituye la cifra específica de la aplicación indicada en la norma vigente.

Si su aplicación implica altura de aspiración, líquidos calientes o altitud sobre el nivel del mar, la comprobación de NPSH importa más que el cálculo de potencia: un motor con potencia insuficiente funciona caliente; una bomba que cavita destruye su impulsor. Consulte nuestra guía sobre causas y prevención de la cavitación en bombas y, para servicio con sólidos, cavitación en bombas para lodos para un análisis más detallado; la calculadora de margen NPSH de BBP realiza los cálculos para un punto de funcionamiento vertical en línea.

Leyes de afinidad: cómo cambia la potencia al cambiar la velocidad de giro

Reducir un 25 % la velocidad de una bomba mediante un variador de frecuencia no reduce la potencia un 25 %, sino aproximadamente un 58 %, porque la potencia es proporcional al cubo de la velocidad, mientras que el caudal es proporcional linealmente y la altura manométrica al cuadrado. Esta relación cúbica es la razón por la que los VFD son una herramienta tan eficaz para ahorrar energía en servicios con demanda variable.

Según las reglas de afinidad del Hydraulic Institute (ANSI/HI 14.3), estas relaciones solo se cumplen bajo dos condiciones: el rendimiento de la bomba se mantiene aproximadamente constante durante el cambio de velocidad y el cambio de velocidad o de diámetro del impulsor es limitado; si se extrapola en exceso, las proporciones no coincidirán con lo que sucede realmente en la curva de la bomba.

Estas leyes de afinidad de bombas también sirven, de forma más general, para las cuestiones relativas a puntos de la curva de la bomba, no solo para la relación de potencia: cambiar la velocidad de la bomba con un VFD desplaza conjuntamente el caudal, la altura manométrica y la potencia a lo largo de la misma curva subyacente, por lo que normalmente es una solución más limpia que estrangular una válvula.

De la potencia calculada a los kW de placa del motor: margen de seguridad

La cifra de potencia de eje de la fórmula no es la potencia nominal de motor que debe comprar; la práctica habitual consiste en seleccionar el siguiente tamaño de carcasa de motor normalizado por encima de la cifra calculada para servicio continuo, en vez de confiar en la capacidad de sobrecarga a corto plazo del motor para cubrir la diferencia. En nuestro ejemplo de 56,8 kW, esto suele significar especificar un tamaño normalizado de 75 kW en vez del tamaño de 55 kW inmediatamente inferior, dejando un margen real en lugar de trabajar al límite.

NEMA MG-1 (Motors and Generators) define un factor de servicio (SF) normalizado de 1.15 para muchos motores de uso general; un motor de 10 HP con SF 1.15 puede soportar 11.5 HP de forma intermitente sin sufrir daños inmediatos. Sin embargo, el factor de servicio es capacidad de sobrecarga, no un margen de dimensionamiento continuo: hacer funcionar un motor continuamente con la carga correspondiente a su SF acorta la vida útil de los devanados y los rodamientos, y los motores conforme a IEC, habituales fuera de Norteamérica, normalmente solo tienen SF 1.0 sin ningún margen de sobrecarga, un aspecto relevante para compradores que adquieren motores en distintos mercados de exportación. Considérelo el margen del 15 % de placa: describe lo que un motor NEMA puede absorber brevemente, no una fórmula para decidir cuánto mayor comprarlo.

Un cálculo básico de dimensionamiento de bombas para seleccionar el motor comienza con la potencia de eje en kilovatios o caballos de potencia y luego verifica a la inversa que la potencia requerida quede holgadamente por debajo de la potencia nominal continua del tamaño de carcasa, no solo de su límite de sobrecarga a corto plazo.

El marco regulatorio avanza en general hacia requisitos más estrictos de rendimiento para motores y bombas: el Departamento de Energía de Estados Unidos finalizó una nueva norma de conservación de energía para bombas circuladoras en abril de 2024, cuyo cumplimiento será obligatorio a partir de 2028. Esa norma cubre una clase específica de bombas circuladoras residenciales y comerciales y no regula directamente las líneas industriales de bombas para lodos, aguas residuales o contra incendios de carcasa partida, pero ilustra la dirección que está tomando la regulación del rendimiento de bombas y motores en toda la industria; además, la modelización del DOE proyecta aproximadamente un 33 % menos de consumo energético agregado durante 30 años de envíos de bombas cubiertas frente a un escenario de referencia sin nuevas normas. Es una cifra nacional ponderada por envíos, no una afirmación de rendimiento por unidad para una bomba concreta.

En un conjunto de bomba y accionamiento basado en un motor diésel en lugar de un motor eléctrico, la energía requerida por la bomba no cambia; solo cambia la unidad que convierte esa potencia de eje en par, por lo que el mismo requisito de potencia se traslada a una tabla de dimensionamiento completamente distinta. Las bombas accionadas por diésel, habituales en protección contra incendios y riego remoto, se dimensionan de forma diferente: el consumo de combustible y las curvas del motor sustituyen a los kW de placa del motor como referencia de dimensionamiento. La calculadora de coste total de propiedad diésel frente a eléctrico de BBP compara ambos tipos de accionamiento sobre una base de coste de cinco años.

Factores reales que la fórmula de potencia de bombas deja fuera

La fórmula de esta página presupone un fluido newtoniano limpio y monofásico que circula por un sistema cuya altura manométrica no varía durante la vida útil de la bomba; nada de ello se cumple exactamente en campo, por lo que la potencia medida y la calculada rara vez coinciden hasta el decimal.

• ⚠ Aumento de la holgura del anillo de desgaste. A medida que las holguras internas aumentan con las horas de servicio, la recirculación interna se incrementa y la potencia medida tiende a elevarse en el mismo punto de funcionamiento; una bomba cuya potencia coincidía con el cálculo durante la puesta en marcha puede no hacerlo cinco años después.
• ⚠ Viscosidad y contenido de sólidos. El término SG de la fórmula contempla la densidad, pero no la viscosidad ni los sólidos en suspensión; según el Hydraulic Institute, la viscosidad del líquido afecta de forma independiente a la altura manométrica, el caudal, el rendimiento, el NPSH requerido y la potencia (ANSI/HI 9.6.7), un factor real en el servicio con lodos y aguas residuales, donde las curvas de agua limpia requieren una corrección, no una lectura directa.
• ⚠ Desplazamiento de la curva del sistema. La acumulación de incrustaciones, las válvulas parcialmente cerradas o los cambios en las tuberías modifican con el tiempo la curva del sistema y desplazan el punto de funcionamiento real de la bomba respecto al utilizado en el cálculo original.
• ⚠ Las leyes de afinidad son una aproximación, no una ley exacta. Una patente estadounidense citada sobre la determinación del caudal de bomba sin sensores señala en su exposición de antecedentes que la relación de potencia de las leyes de afinidad «con frecuencia produce una sobreestimación o subestimación de la potencia» según la velocidad de giro de funcionamiento, el tamaño de la bomba y la velocidad específica; resulta útil para la planificación, pero no es lo bastante precisa para auditorías energéticas detalladas sin una corrección.

Nada de esto significa que la fórmula sea incorrecta; significa que una discrepancia entre los valores medidos y calculados es un punto de partida normal para el diagnóstico, no una prueba de un error matemático. Compruebe el desgaste, la viscosidad y la deriva de la curva del sistema antes de suponer que la fórmula le ha fallado.

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