La ley de afinidad describe cómo cambian las magnitudes de una máquina centrífuga al variar su velocidad: el caudal varía de forma proporcional, la presión con el cuadrado y la potencia con el cubo de la velocidad. Es la base del ahorro que produce un variador en bombas y ventiladores.
En la práctica ecuatoriana
La relación cúbica explica los números llamativos: reducir la velocidad al 80 % lleva la potencia a cerca del 51 %. Pero tiene dos límites que se ignoran seguido y que arruinan cálculos de retorno.
El primero: no aplica a cargas de par constante —transportadores, compresores de desplazamiento positivo, extrusoras—, donde la potencia varía aproximadamente en forma lineal. El segundo: en sistemas con altura estática dominante, como bombear a un tanque elevado, la parte de la carga que vence esa altura no sigue la ley, y el ahorro real es menor que el que sugiere la fórmula.
Dónde aplica la relación cúbica y dónde no
| Tipo de carga | ¿Aplica la ley de afinidad? | Consecuencia |
|---|---|---|
| Centrífuga: bombas y ventiladores | Sí | Reducir la velocidad al 80 % lleva la potencia a cerca del 51 %: es el ahorro que justifica un variador |
| Par constante: transportadores, compresores de desplazamiento positivo, extrusoras | No | La potencia varía aproximadamente de forma lineal: el ahorro es mucho menor y el retorno calculado con la ley cúbica no ocurre |
| Sistemas con altura estática dominante | Solo parcialmente | Buena parte de la energía se usa en vencer la altura y no en el caudal: reducir velocidad ahorra menos de lo previsto y puede impedir el bombeo |
Los dos límites de la derecha son los que más cálculos de retorno arruinan: se aplica la relación cúbica a toda la planta, se promete un ahorro que no llega y el variador queda como una inversión sin resultado.
Ejemplo
Una bomba centrífuga que hoy se regula estrangulando una válvula y podría operar al 80 % de velocidad reduce su potencia a aproximadamente la mitad. Un transportador al 80 % de velocidad la reduce a cerca del 80 %: mismo porcentaje de velocidad, ahorro completamente distinto.
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¿Cuánto ahorra un variador de frecuencia?
Depende del tipo de carga. En cargas centrífugas —bombas y ventiladores— rige la ley de afinidad: el caudal varía de forma proporcional a la velocidad, la presión con el cuadrado y la potencia con el cubo, de modo que reducir la velocidad al 80 % lleva la potencia a cerca del 51 %. En cargas de par constante —transportadores, compresores de desplazamiento positivo, extrusoras— no aplica: la potencia varía aproximadamente en forma lineal y el ahorro es mucho menor.
¿Por qué un variador no ahorra lo esperado en algunos equipos?
Porque se aplicó la relación cúbica donde no corresponde. En cargas de par constante —transportadores, compresores de desplazamiento positivo, extrusoras— la potencia varía aproximadamente de forma lineal con la velocidad, no con el cubo. Y en sistemas con altura estática dominante, buena parte de la energía se usa en vencer esa altura, de modo que bajar la velocidad ahorra poco y, pasado cierto punto, impide el bombeo.