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 <strong>cargas centrífugas</strong> —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 <strong>cubo</strong>, de modo que reducir la velocidad al 80 % lleva la potencia a cerca del 51 %. En <strong>cargas de par constante</strong> —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 <strong>par constante</strong> —transportadores, compresores de desplazamiento positivo, extrusoras— la potencia varía aproximadamente de forma lineal con la velocidad, no con el cubo. Y en sistemas con <strong>altura estática dominante</strong>, 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.