¿Qué son las leyes de afinidad?

Las leyes de afinidad (también llamadas leyes del ventilador o leyes de la bomba) son un conjunto de tres relaciones que describen cómo el caudal, la altura/presión y la potencia varían con la velocidad de rotación o el diámetro del impulsor de bombas centrífugas, ventiladores y turbinas. El caudal varía linealmente, la altura varía con el cuadrado y la potencia varía con el cubo de la relación de velocidades.

¿Cuándo se aplican las leyes de afinidad?

Las leyes de afinidad se aplican a bombas centrífugas, ventiladores y sopladores que operan en una curva de sistema fija. Suponen condiciones geométricamente similares y un flujo incompresible. Funcionan mejor con cambios de velocidad de hasta aproximadamente ±301TP³T desde el punto de diseño.

¿Cuáles son las limitaciones de las leyes de afinidad?

Las leyes de afinidad son aproximaciones. No consideran los cambios de eficiencia en condiciones fuera de diseño, los desplazamientos de la curva del sistema, la cavitación ni los efectos de compresibilidad. Para grandes cambios de velocidad o diámetro (>30%), el rendimiento real puede diferir significativamente de las predicciones.

¿Cómo el control de velocidad VFD ahorra energía?

Dado que la potencia varía con el cubo de la velocidad, incluso una pequeña reducción de velocidad genera un gran ahorro de energía. Reducir la velocidad en 201 TP³T reduce el consumo de energía en aproximadamente 491 TP³T (0,8³ = 0,512). Por ello, los variadores de frecuencia (VFD) son muy rentables para el control de caudal en comparación con las válvulas de estrangulamiento.

¿Cuál es la relación entre el flujo y la presión?

Según las leyes de afinidad, si la velocidad varía en una razón r, el caudal varía en r y la presión/altura varía en r². Por lo tanto, si se duplica la velocidad, el caudal se duplica, pero la presión se cuadruplica. Si se reduce la velocidad a la mitad, el caudal se reduce a la mitad, pero la presión se reduce a un cuarto.

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Calculadora de leyes de afinidad

Calcule el nuevo caudal, la altura/presión y la potencia al cambiar la velocidad de la bomba o del ventilador (o el diámetro del impulsor). Basado en las leyes de afinidad de las bombas centrífugas.

Bombas y ventiladores Velocidad y diámetro Ahorros de VFD

Resultados

Nuevo flujo Q₂

—

Nueva presión de cabezal/H₂

—

Nuevo Poder P₂

—

Relación de velocidad (n₂/n₁)

—

Relación de flujo (Q₂/Q₁)

—

Relación de carga (H₂/H₁)

—

Relación de potencia (P₂/P₁)

—

Las tres leyes de afinidad

Las leyes de afinidad relacionan el caudal, la altura (presión) y la potencia con los cambios en la velocidad de rotación o el diámetro del impulsor de bombas centrífugas, ventiladores y sopladores:

Donde la relación puede ser n₂/n₁ (cambio de velocidad) o D₂/D₁ (cambio de diámetro).

Cambio de velocidad vs. cambio de diámetro

Las mismas relaciones matemáticas se aplican tanto para los cambios de velocidad como para los cambios de diámetro del impulsor:

Parámetro	Cambio de velocidad	Cambio de diámetro
Flujo Q	Q₂ = Q₁ × (n₂/n₁)	Q₂ = Q₁ × (D₂/D₁)
Cabeza H	H₂ = H₁ × (n₂/n₁)²	H₂ = H₁ × (D₂/D₁)²
Potencia P	P₂ = P₁ × (n₂/n₁)³	P₂ = P₁ × (D₂/D₁)³

Ahorro de energía VFD

Visión clave: La potencia varía según la cubo de velocidad. Una reducción de velocidad de 20% ahorra aproximadamente 49% de energía (0,8³ = 0,512). Por eso, los variadores de frecuencia (VFD) son una de las medidas de ahorro energético más rentables para bombas y ventiladores.

Reducción de velocidad	Reducción de flujo	Reducción de la cabeza	Ahorro de energía
10%	10%	19%	27%
20%	20%	36%	49%
30%	30%	51%	66%
40%	40%	64%	78%
50%	50%	75%	88%

Ejemplo práctico

Ejemplo: aumento de la velocidad de la bomba centrífuga

Dada: n₁ = 1450 RPM, n₂ = 1750 RPM, Q₁ = 100 m³/h, H₁ = 25 m, P₁ = 7,5 kW

Relación de velocidad r = 1750 / 1450 = 1,2069

Q₂ = 100 × 1,2069 = 120,7 m³/h

H₂ = 25 × 1,2069² = 36,4 metros

P₂ = 7,5 × 1,2069³ = 13,2 kW

⚠️ Limitaciones: Las leyes de afinidad presuponen una eficiencia constante, condiciones geométricamente similares y un flujo incompresible. Para cambios de velocidad superiores a ±30%, el rendimiento real puede variar significativamente. Las leyes de ajuste del impulsor son menos precisas que las leyes de cambio de velocidad; verifique siempre con las curvas del fabricante.

Calculadora de leyes de afinidad | Cambio de velocidad de bombas y ventiladores

Publicado por admin sobre 15 de febrero de 2026 15 de febrero de 2026

Resultados

Las tres leyes de afinidad

Cambio de velocidad vs. cambio de diámetro

Ahorro de energía VFD

Ejemplo práctico