La cavitación aparece cuando la presión en el oído del rodete cae hasta la presión de vapor del líquido. El NPSH disponible mide cuánto margen queda por encima de ese punto. Introduce la presión atmosférica, la altura geométrica de aspiración, las pérdidas de carga, la presión de vapor, la densidad y el NPSH requerido por la bomba para obtener el NPSH disponible, el margen, un veredicto de cavitación y la altura de aspiración máxima que admite la tubería.
Calculadora
Unidades:
kPa
101,3 a nivel del mar. Para un depósito cerrado, usa la presión absoluta sobre el líquido
m
Positiva si la fuente está por encima de la bomba; negativa para aspiración en altura
m
Pérdidas en tubería, accesorios, válvula de pie y alcachofa al caudal de proyecto
kPa
Agua: 2,34 a 20 °C, 7,38 a 40 °C, 19,94 a 60 °C, 47,39 a 80 °C
kg/m³
Agua: 998 a 20 °C, 983 a 60 °C, 972 a 80 °C
m
De la curva de la bomba al caudal de proyecto. Sube con fuerza al aumentar el caudal
Resultado del cálculo
Pulsa Calcular para obtener el NPSH disponible, el margen sobre la exigencia de la bomba, el veredicto de riesgo de cavitación y la altura de aspiración máxima que admite esta tubería. Normalmente se exige un margen de al menos 0,6 m.
Solución paso a paso
Ayuda de dimensionamiento preliminar. Los resultados siguen las fórmulas publicadas que se citan más abajo y están pensados para estimaciones, estudio y diseño preliminar. El proyecto definitivo debe verificarlo un ingeniero cualificado conforme a la normativa vigente donde se ejecute la obra.
Beneficios principales
✓Calcula el NPSH disponible a partir del presupuesto completo de presión
✓Da el margen de forma explícita en lugar de dejarlo deducir
✓Da la altura de aspiración máxima admisible, que es lo que dimensiona la instalación
✓Sirve para cualquier líquido a través de su presión de vapor y su densidad
✓El gráfico de sensibilidad muestra el margen cruzando el cero al aumentar la altura
✓Enlaces compartibles y exportación a CSV para el expediente de proyecto
¿Qué es el NPSH?
El NPSH disponible es la presión en la aspiración de la bomba, expresada como altura de líquido, medida por encima de la presión de vapor. Es un presupuesto: la presión atmosférica lo aporta, y la altura geométrica, las pérdidas de carga y la presión de vapor lo gastan. El NPSH requerido es una propiedad de la bomba, determinada por ensayo, que describe cuánta altura por encima de la presión de vapor necesita el rodete para llenarse correctamente. El disponible debe superar al requerido, y con margen.
Qué hace realmente la cavitación
Si la presión en el oído del rodete cae hasta la presión de vapor, el líquido hierve localmente y forma burbujas de vapor. Esas burbujas son arrastradas a la zona de mayor presión del rodete y allí colapsan, implosionando contra la superficie de los álabes. Cada implosión es un impacto diminuto pero violento, y su acumulación erosiona el metal, produce el característico ruido a grava dentro de la bomba y destruye la altura manométrica que la bomba puede dar. Es un fallo mecánico provocado por una condición hidráulica.
Por qué la temperatura importa tanto
La presión de vapor sube con fuerza y de forma no lineal con la temperatura. El agua a 20 °C tiene una presión de vapor de 2,34 kPa, que no consume casi nada del presupuesto atmosférico. A 60 °C vale 19,94 kPa y a 80 °C 47,39 kPa, es decir, casi la mitad de la presión atmosférica perdida antes de restar cualquier otra cosa. Una instalación que funciona perfectamente con agua fría puede cavitar en el mismo servicio en caliente, sin cambiar una sola tubería.
Fórmula
NPSHa = (P_atm − P_vap)/(ρ·g) + h_s − h_f
NPSH disponible: altura de presión por encima de la presión de vapor, más la altura geométrica, menos las pérdidas de carga
Fórmulas relacionadas
Margen = NPSHa − NPSHr
h_s,max = (P_atm − P_vap)/(ρ·g) − h_f − NPSHr
(P_atm)/(ρ·g) ≈ 10.33 m
Definición de variables
Símbolo
Variable
Unidad
Descripción
NPSHa
NPSH disponible
m
Altura por encima de la presión de vapor disponible en la aspiración de la bomba.
NPSHr
NPSH requerido
m
Altura que exige la bomba, según la curva del fabricante. Sube con fuerza con el caudal.
P_atm
Presión atmosférica
kPa
101,3 a nivel del mar; baja unos 1,2 kPa por cada 100 m de altitud.
P_vap
Presión de vapor
kPa
Del líquido a su temperatura de servicio. Agua: 2,34 a 20 °C, 47,39 a 80 °C.
h_s
Altura geométrica de aspiración
m
Positiva cuando la fuente está por encima del eje de la bomba, negativa cuando la bomba aspira en altura.
h_f
Pérdidas de carga en la aspiración
m
Pérdidas en tubería y accesorios de la línea de aspiración al caudal de proyecto.
Cómo usar esta calculadora
Acierta con el signo de la altura geométricaPositiva cuando la lámina de líquido está por encima del eje de la bomba —aspiración en carga— y negativa cuando la bomba tiene que elevarlo. Es el error más frecuente, y produce un resultado equivocado en el doble de la altura.
Usa la presión de vapor a la temperatura de servicioNo a la ambiente, y no al máximo de proyecto salvo que sea lo que verá la bomba. La presión de vapor del agua pasa de 2,34 kPa a 20 °C a 47,39 kPa a 80 °C, lo que por sí solo consume 4,5 metros de la altura disponible.
Calcula las pérdidas de carga al caudal de proyectoLas pérdidas en la aspiración escalan aproximadamente con el cuadrado del caudal, así que una bomba que se desplaza hacia el caudal alto de su curva pierde NPSH disponible justo cuando su NPSH requerido está subiendo. Incluye la válvula de pie y la alcachofa, que a menudo son las partidas más grandes.
Lee el NPSHr de la curva en el punto real de trabajoEl NPSH requerido no es un número único para una bomba. Sube con fuerza con el caudal, así que un valor tomado en el punto de máximo rendimiento infravalora lo que la bomba necesita cuando se desplaza hacia su caudal máximo.
Exige un margen real, no solo un número positivoAl menos 0,6 m por encima del NPSHr es el mínimo habitual, y más en bombas grandes o críticas. Estos márgenes son necesarios porque tanto el NPSHd como el NPSHr se desplazan con las condiciones de operación, y porque el ensayo normalizado de NPSHr corresponde a una caída de altura del 3 %: la cavitación ya ha empezado en ese punto.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1
Una bomba aspira agua fría a 20 °C de un pozo situado 4,0 m por debajo de su eje. Las pérdidas de carga en la aspiración son de 1,5 m, la presión atmosférica de 101,3 kPa, y la bomba exige 3,5 m de NPSH al caudal de proyecto.
= 98.960 / 9.790,4 = 10,108 m: el presupuesto total disponible
La altura de aspiración retira 4,0 m: 10,108 − 4,0 = 6,108 m
Las pérdidas de carga retiran 1,5 m: NPSHd = 6,108 − 1,5 = 4,608 m
Margen: 4,608 − 3,5 = 1,108 m por encima de lo que exige la bomba
Altura de aspiración máxima que admitiría esta tubería: 10,108 − 1,5 − 3,5 = 5,11 m
Valoración: la instalación funciona, con 1,11 m de margen frente al mínimo de 0,6 m. Pero la altura de aspiración solo podría aumentarse otros 1,1 m antes de que la bomba llegue a su límite.
Ejemplo 2
La misma instalación, sin ningún cambio físico, trasegando ahora agua a 60 °C en lugar de a 20 °C. La presión de vapor sube a 19,94 kPa y la densidad baja a 983 kg/m³.
Solución paso a paso
Altura de presión neta: (101,3 − 19,94) × 1000 / (983 × 9,81) = 81.360 / 9.643,2 = 8,437 m
El presupuesto ha caído 1,67 m por el solo efecto de la mayor presión de vapor
La altura geométrica y las pérdidas no cambian: NPSHd = 8,437 − 4,0 − 1,5 = 2,937 m
No ha cambiado nada de la tubería. La misma bomba, a la misma altura, con la misma línea de aspiración, ha pasado de un margen de trabajo de 1,11 m a cavitar, únicamente por la temperatura.
La altura de aspiración máxima que admite ahora este circuito ha bajado de 5,11 m a 3,44 m.
A 80 °C es peor todavía: la presión de vapor llega a 47,39 kPa, el presupuesto se desploma a 5,654 m, el NPSHd queda en 0,154 m y la altura de aspiración admisible es de solo 0,65 m: la bomba necesitaría aspiración en carga.
Por eso las bombas de agua caliente y de condensados se instalan casi siempre por debajo de su fuente. No existe forma práctica de aspirar en altura un líquido caliente, porque la presión atmosférica ya se ha gastado en mantenerlo líquido.
Sensibilidad a la altura geométrica
El NPSH disponible baja un metro por cada metro que se eleva la bomba sobre el líquido. Cambia a la serie del margen para verlo cruzar el cero: el punto en el que la bomba empieza a cavitar. El marcador señala tu altura geométrica actual.
NPSH disponiblefrente aAltura geométrica de aspiración
Se recalcula en vivo con tus datos. El marcador señala tu valor actual.
Gráfico de líneas de NPSH disponible frente a Altura geométrica de aspiración. Los mismos valores aparecen en la tabla de datos de abajo.
Valores representados arriba, muestreados en el rango de altura geométrica de aspiración.
Cómo interpretar el resultado
Lo que importa es el margen, y no el NPSH disponible por sí solo. Un NPSHd alto no significa nada si la bomba exige más, y uno bajo vale si exige menos.
Margen sobre lo requerido: < 0Cavitando
Un margen de your result m significa que el NPSH disponible está por debajo de lo que exige la bomba. Se formarán burbujas de vapor en el oído del rodete que implosionarán contra los álabes, erosionando el metal y destruyendo la altura manométrica. Baja la bomba, acorta o amplía la línea de aspiración, enfría el líquido o reduce el caudal.
Margen sobre lo requerido: 0 – 0.6Por debajo del margen mínimo habitual
Un margen de your result m es positivo pero inferior a los 0,6 m que normalmente se exigen. El NPSHr sube con fuerza cuando la bomba se desplaza hacia el caudal alto, y el NPSHd baja al mismo tiempo al aumentar las pérdidas de carga: este margen puede desaparecer en operación normal.
Margen sobre lo requerido: 0.6 – 2Margen suficiente
Un margen de your result m cumple el mínimo habitual de 0,6 m. Comprueba que se mantiene al caudal máximo que verá la bomba y a la temperatura de líquido más alta: ambos factores erosionan esta cifra por caminos opuestos.
Margen sobre lo requerido: ≥ 2Margen holgado
Un margen de your result m da una tolerancia amplia frente a variaciones de caudal, cambios de temperatura y ensuciamiento de la línea de aspiración. Aquí hay sitio para aceptar una aspiración más larga o un punto de trabajo más exigente si el proyecto cambia.
NPSH disponible: < 0NPSH disponible negativo
Un NPSH disponible de your result m significa que la presión en la aspiración ya está por debajo de la presión de vapor del líquido. El líquido hervirá en la propia línea de aspiración y la bomba no podrá cebarse, y mucho menos impulsar. La disposición de aspiración necesita un cambio de fondo, no un ajuste.
Errores comunes que evitar
Equivocarse con el signo de la altura geométrica
Por qué importa:Una aspiración en carga suma al NPSH disponible; una aspiración en altura resta. Invertir el signo produce un error del doble de la altura geométrica, que en una aspiración de 4 m son 8 m: suficiente para que una instalación que cavita parezca segura sobre el papel.
✓Cómo evitarlo:Positiva cuando la superficie del líquido está por encima del eje de la bomba, negativa cuando está por debajo. Haz un croquis ante la menor duda.
Usar la presión de vapor a temperatura ambiente para un líquido caliente
Por qué importa:La presión de vapor sube con fuerza con la temperatura y consume directamente el presupuesto atmosférico. El agua a 80 °C gasta 4,5 m más de ese presupuesto que el agua a 20 °C, que a menudo es el margen entero.
✓Cómo evitarlo:Usa la presión de vapor a la temperatura de servicio real, y comprueba la temperatura más alta que verá la instalación, incluidas las condiciones anómalas de operación.
Tomar el NPSHr en el punto de máximo rendimiento
Por qué importa:El NPSH requerido sube bruscamente con el caudal. Una bomba elegida por su valor en el PMR puede cavitar cuando se desplaza hacia su caudal máximo, cosa que ocurre siempre que la resistencia del circuito es menor de lo supuesto.
✓Cómo evitarlo:Lee el NPSHr al caudal máximo que verá realmente la bomba, no al de proyecto. Los dos pueden diferir en varios metros sobre una misma curva.
Tratar un margen positivo como suficiente
Por qué importa:El ensayo normalizado de NPSHr define la exigencia en el punto donde la altura manométrica ya ha caído un 3 %, lo que significa que la cavitación está en marcha. Un margen de unos pocos centímetros no protege en absoluto.
✓Cómo evitarlo:Exige al menos 0,6 m, y bastante más en bombas grandes, de alta energía o críticas. Algunas normas piden un múltiplo del NPSHr en lugar de una suma fija.
Infradimensionar la línea de aspiración
Por qué importa:Las pérdidas de carga en la aspiración se restan directamente del NPSHd y escalan aproximadamente con el cuadrado del caudal. Igualar el diámetro de aspiración al de impulsión es un atajo frecuente, pero las dos tuberías no cumplen la misma función.
✓Cómo evitarlo:Dimensiona la aspiración al menos un diámetro por encima de la impulsión, mantenla corta y directa, y reduce los accesorios al mínimo. Una alcachofa o una válvula de pie parcialmente obstruida es causa frecuente de que aparezca cavitación en una instalación que funcionaba.
Ignorar la altitud
Por qué importa:La presión atmosférica baja unos 1,2 kPa por cada 100 m de cota, es decir, unos 0,12 m de altura. A 1.500 m el presupuesto es unos 1,8 m menor que a nivel del mar, que a menudo es el margen entero en una instalación en aspiración.
✓Cómo evitarlo:Usa la presión atmosférica local. Para un depósito cerrado, emplea la presión absoluta sobre el líquido, que puede estar muy por debajo o muy por encima de la atmosférica.
Aplicaciones prácticas
▸Comprobar una instalación de bombeo frente a la cavitación antes de la puesta en marcha
▸Determinar la altura de aspiración máxima que admite una disposición
▸Diagnosticar la cavitación en una bomba existente
▸Valorar el efecto de un cambio de temperatura sobre un servicio existente
▸Dimensionar la línea de aspiración de una instalación nueva
▸Verificar la elección de una bomba frente a las condiciones de aspiración del circuito
Casos de uso por sector
Abastecimiento y grupos de presión
Los grupos de presión que aspiran de un depósito de rotura de carga se comprueban al nivel más bajo del depósito, y no al normal, porque el NPSH disponible baja a medida que el depósito se vacía. El corte por nivel bajo lo fija a menudo el NPSH y no la capacidad del depósito.
Calefacción y circuitos de condensados
Las bombas de condensados y de agua caliente se instalan por debajo de su fuente salvo rarísimas excepciones, porque la presión de vapor a la temperatura de servicio ya ha consumido la mayor parte del presupuesto atmosférico. Una bomba de tanque de condensados en aspiración no es una disposición que una tubería mejor pueda salvar.
Procesos y química
Los líquidos volátiles tienen presiones de vapor altas a temperatura ambiente, así que el NPSH gobierna la implantación de todo el lado de aspiración. Los depósitos se elevan y las líneas de aspiración se mantienen cortas y generosas precisamente para preservar el margen.
Consejos prácticos
💡La presión atmosférica solo da unos 10,1 m de altura con agua fría a nivel del mar.
💡La altura geométrica es positiva en carga y negativa en aspiración: acierta primero con el signo.
💡El agua a 80 °C gasta 4,5 m más del presupuesto en presión de vapor que a 20 °C.
💡El NPSHr sube con fuerza con el caudal; léelo al caudal máximo, no al de proyecto.
💡Las pérdidas en aspiración van con el caudal al cuadrado: muerden justo cuando el NPSHr es máximo.
💡La altitud cuesta unos 0,12 m de altura por cada 100 m de cota.
Ventajas y limitaciones
Ventajas
✓Tiene en cuenta el presupuesto de presión completo y no un subconjunto simplificado
✓Da el margen de forma explícita, que es el criterio que realmente se aplica
✓Da la altura de aspiración máxima admisible, un resultado directamente útil
✓Sirve para cualquier líquido a través de su presión de vapor y su densidad
✓Es lo bastante sencilla para comprobarla a mano al diagnosticar una bomba que cavita
Limitaciones
!El NPSH requerido debe aportarse desde la curva de la bomba al caudal correcto
!Las pérdidas de carga en la aspiración deben calcularse aparte y aportarse
!Supone régimen permanente; no cubre transitorios como una maniobra rápida de válvula
!No tiene en cuenta la velocidad específica de aspiración ni la geometría interna de la bomba
!No modeliza la desgasificación, que ocurre por encima de la presión de vapor
!El margen de 0,6 m es una convención extendida, no una exigencia universal
!Para un depósito cerrado hay que emplear la presión absoluta sobre el líquido, no la atmosférica
La misma bomba con distintas disposiciones de aspiración
Agua fría a 20 °C, 1,5 m de pérdidas de carga en la aspiración, bomba que exige 3,5 m de NPSH. Solo cambia la altura geométrica: un metro de aspiración cuesta exactamente un metro de NPSH disponible.
Agua a 20 °C (Pv 2,34 kPa, ρ 998 kg/m³), 101,3 kPa de atmosférica, 1,5 m de pérdidas en aspiración, NPSHr 3,5 m. La altura de aspiración máxima que satisface exactamente a la bomba es 5,11 m. Llevar el agua a 60 °C baja ese límite a 3,44 m, y a 80 °C a 0,65 m, sin tocar una sola tubería.
Es la altura neta positiva de aspiración: la presión en la aspiración de una bomba expresada como altura de líquido, medida por encima de su presión de vapor. El NPSH disponible es lo que aporta la instalación; el NPSH requerido es lo que necesita la bomba, y el primero debe superar al segundo.
¿Cómo se calcula el NPSH disponible?
NPSHd = (P_atm − P_vap)/(ρg) + h_s − h_f. Agua fría a nivel del mar con una aspiración de 4 m y 1,5 m de pérdidas de carga da 10,108 − 4,0 − 1,5 = 4,608 m. El primer término es el presupuesto que aporta la atmósfera.
¿Qué margen debe haber entre NPSH disponible y requerido?
Al menos 0,6 m es el mínimo habitual, y más en bombas grandes o críticas. Esta exigencia existe porque el ensayo normalizado de NPSHr corresponde a una caída de altura del 3 %, punto en el que la cavitación ya ha comenzado.
¿Qué provoca la cavitación de una bomba?
Que la presión en el oído del rodete caiga hasta la presión de vapor del líquido, de modo que este hierve localmente. Las burbujas colapsan después en la parte del rodete donde la presión es mayor, erosionando los álabes y destruyendo la altura manométrica.
¿Cuál es la altura de aspiración máxima de una bomba?
Depende del líquido, de la temperatura y de la línea de aspiración, pero con agua fría a nivel del mar el techo absoluto ronda los 10,1 m antes de restar pérdidas de carga y NPSHr. En el ejemplo aquí presentado, el límite práctico es 5,11 m.
¿Por qué una bomba no puede aspirar agua caliente?
Porque la presión de vapor consume el presupuesto atmosférico. El agua a 80 °C tiene una presión de vapor de 47,39 kPa, casi la mitad de la atmosférica, lo que deja solo 5,65 m antes de cualquier aspiración o pérdida de carga. Por eso las bombas de agua caliente se instalan bajo su fuente.
¿Cómo afecta el caudal al NPSH?
Mal, y en los dos sentidos a la vez. El NPSH requerido sube con fuerza con el caudal, mientras que las pérdidas de carga en la aspiración suben con su cuadrado y reducen el NPSH disponible. Una bomba que se desplaza hacia el caudal alto queda atrapada entre ambos.
¿Cómo afecta la altitud al NPSH disponible?
La presión atmosférica baja unos 1,2 kPa por cada 100 m, es decir, unos 0,12 m de altura. A 1.500 m de cota la altura disponible es unos 1,8 m menor que a nivel del mar, lo que con frecuencia representa el margen entero en una aspiración.
¿Cómo suena una bomba que cavita?
Como si la atravesaran grava o canicas, acompañado de vibraciones y una presión de impulsión inestable. La altura manométrica y el caudal se desploman, y una operación prolongada pica los álabes del rodete. El ruido aparece antes de que los daños sean visibles: es el aviso más temprano de que algo va mal en la aspiración.
¿Cómo se corrige una bomba que cavita?
Aumentando el NPSH disponible o reduciendo el requerido. Baja la bomba respecto al líquido, acorta o amplía la línea de aspiración, limpia la alcachofa, enfría el líquido o reduce el caudal. Bajar la bomba suele ser la medida más eficaz por sí sola.
Glosario
NPSH disponible
Altura por encima de la presión de vapor que la instalación aporta en la aspiración de la bomba.
NPSH requerido
Altura por encima de la presión de vapor que la bomba necesita para llenar su rodete, determinada por ensayo.
Cavitación
Formación y colapso violento de burbujas de vapor cuando la presión local alcanza la presión de vapor.
Presión de vapor
Presión a la que un líquido hierve a una temperatura dada.
Aspiración en carga
Disposición con la fuente de líquido por encima del eje de la bomba, que suma al NPSH disponible.
Aspiración en altura
Disposición con la bomba por encima del líquido, que resta del NPSH disponible.
Oído del rodete
Entrada central del rodete, donde la presión es más baja y donde comienza la cavitación.
Válvula de pie
Válvula antirretorno al fondo de una línea de aspiración, a menudo una pérdida de carga importante.
Punto de máximo rendimiento
Caudal al que una bomba es más eficiente; el NPSHr suele ser mínimo cerca de él.
Margen de NPSH
Diferencia entre el NPSH disponible y el NPSH requerido.
Referencias científicas y normativas
ANSI/HI 9.6.1: Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin — Hydraulic Institute
ISO 17769-1: Bombas para líquidos e instalación — Términos, definiciones, magnitudes y símbolos — Organización Internacional de Normalización
Karassik, I. J. y otros, Pump Handbook, 4.ª edición, capítulo 2: Centrifugal Pump Theory — McGraw-Hill
NIST Chemistry WebBook: propiedades de saturación del agua — National Institute of Standards and Technology
Europump y Hydraulic Institute, Variable Speed Pumping: A Guide to Successful Applications — Elsevier
Conclusión
El NPSH es un presupuesto con una sola fuente y tres gastos. La presión atmosférica aporta unos 10,1 metros de altura con agua fría a nivel del mar, y la altura geométrica, las pérdidas de carga en la aspiración y la propia presión de vapor del líquido lo consumen. Lo que queda debe superar la exigencia de la bomba con un margen real, al menos 0,6 m, porque el ensayo normalizado de NPSHr ya corresponde a una caída de altura del 3 %, es decir, a una cavitación iniciada. De los tres gastos, la temperatura es el que con más frecuencia convierte una instalación que funciona en una que falla: el ejemplo de arriba muestra una bomba, una altura y una línea de aspiración idénticas pasando de un cómodo margen de 1,11 m con agua fría a cavitar en el mismo servicio a 60 °C, y a necesitar aspiración en carga a 80 °C. El caudal es la otra trampa, porque eleva a la vez el NPSHr y las pérdidas de carga: el margen es, por tanto, mínimo justo cuando la bomba más trabaja.
Introduce arriba tu propia disposición de aspiración para comprobar el margen antes de la puesta en marcha.
