Calculadora de Dimensionado de Bomba Sumergible — Altura Dinámica Total y HP

Dimensione una bomba sumidero o eyectora de aguas residuales por entrada (gpm), elevación estática y fricción de tubería de descarga. Devuelve la Altura Dinámica Total (TDH), velocidad de flujo y potencia de motor estimada según IPC 912 y Crane TP-410.

By TradeCalc, Plumber Calculators — Code-Referenced — IPC Section 912 (Sumps and Ejectors), ASPE PDH Vol. 2, Crane TP-410, Hydronic Institute Standards, HUD Handbook 4910.1

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Cómo Funciona el Dimensionado de Bombas Sumidero

Una bomba sumidero o eyectora de aguas residuales debe mover el caudal pico de agua entrante (gpm) contra la Altura Dinámica Total (TDH) — la resistencia total que enfrenta el agua al salir del pozo. TDH es la suma de (1) altura estática (la elevación vertical desde el nivel de "apagado" de la bomba hasta el punto de descarga) y (2) altura de fricción (la energía perdida empujando el agua por la tubería de descarga y sus accesorios). IPC Section 912 y ASPE PDH Vol. 2 exigen que la bomba se dimensione de modo que su curva de rendimiento publicada entregue el gpm requerido a la TDH calculada, con un margen de seguridad.

La Fórmula de TDH

TDH (ft) = altura estática + altura de fricción

altura de fricción = pérdida de Hazen-Williams hf sobre la longitud equivalente de tubería

hf = 4.52 × L_eq × Q^1.85 / (C^1.85 × d^4.87)

HP = (gpm × TDH) / (3960 × eficiencia)

altura estática = distancia vertical que la bomba debe elevar el agua (ft)
L_eq = longitud de tubería recta + longitud equivalente de accesorios (ft)
Q = caudal (gpm), C = 150 para PVC, d = ID real de tubería (in)
3960 = conversión de HP (550 ft·lb/s × 60 s/min ÷ 8.34 lb/gal)
eficiencia = 0,50–0,60 para bombas sumidero sumergibles pequeñas

Longitud Equivalente de Accesorios (Crane TP-410)

Cada accesorio añade fricción equivalente a una longitud de tubería recta. Para una línea de 1.5": un codo de 90° ≈ 5 ft, un codo de 45° ≈ 2.7 ft, una válvula de compuerta ≈ 1.3 ft, una válvula de retención de bisagra ≈ 16 ft (tiene una lengüeta que añade pérdida significativa), y un té tomado por el ramal ≈ 9.5 ft. Sume estos con la longitud de tubería recta para obtener L_eq. La válvula de retención suele ser el mayor contribuyente individual de fricción — por eso los sistemas modernos usan una válvula de retención de "flujo completo" o con resorte de menor pérdida.

Ejemplo Resuelto

Escenario: Una bomba sumidero de sótano debe manejar 50 gpm de entrada pico. La descarga sube 10 ft hasta el nivel del suelo, luego corre 50 ft horizontalmente por PVC Schedule 40 de 1.5" con cuatro codos de 90°, una válvula de retención de bisagra y una válvula de compuerta. Calcule TDH y HP requerido.

Altura estática = 10 ft
PVC Sch 40 de 1.5" ID real = 1.610 in, C = 150
L_eq = 50 ft (recta) + (4 × 5 ft codos) + (1 × 16 ft retención) + (1 × 1.3 ft compuerta) = 50 + 20 + 16 + 1.3 = 87.3 ft
fricción hf = 4.52 × 87.3 × 50^1.85 / (150^1.85 × 1.610^4.87) = 4.52 × 87.3 × 1390 / (10.611 × 10.17) = 548.589 / 107.918 = 5.08 ft
TDH = 10 + 5.08 = 15.08 ft
Velocidad = 0.4085 × 50 / 1.610² = 20.4 / 2.59 = 7.88 ft/s (bajo el límite de 8 ft/s ✓)
HP = (50 × 15.08) / (3960 × 0.55) = 754 / 2178 = 0.35 HP → seleccione bomba de 1/2 HP

Una bomba sumergible sumidero de 1/2 HP es la selección correcta — su curva típicamente entrega 50+ gpm a 15–18 ft TDH. El siguiente tamaño inferior (1/3 HP) entregaría solo ~40 gpm a esta altura, sin dejar margen para una tormenta más intensa. Siempre verifique contra la curva de bomba publicada por el fabricante antes de comprar.

Consejos Prácticos

Dimensione por entrada pico, no promedio. Un sumidero que ve 20 gpm promedio pero 60 gpm durante una tormenta debe dimensionarse a 60 gpm o se desbordará. Estime la entrada cronometrando cuán rápido se llena el pozo entre ciclos de bombeo, o use un factor de seguridad del 110% sobre la entrada calculada.
La válvula de retención es el mayor elemento de fricción. Una válvula de retención de bisagra añade ~16 ft de longitud equivalente en una línea de 1.5". Una válvula de retención "silenciosa" con resorte (p. ej. JB o ProPlumber) reduce esto a ~6 ft y también elimina el ruido de golpe. Siempre incluya una válvula de retención en el cómputo de L_eq.
La velocidad debe mantenerse 6–10 ft/s. Por debajo de 6 ft/s los sólidos se depositan y obstruyen la línea (eyectoras de aguas residuales especialmente); por encima de 10 ft/s se produce golpe de ariete y tensión en los accesorios. La línea de 1.5" a 50 gpm (7.9 ft/s) es ideal. Una línea de 1.25" sería 11 ft/s (demasiado rápido); una línea de 2" sería 4.9 ft/s (demasiado lenta para sólidos).
Siempre instale una bomba redundante. Una sola bomba fallará durante la tormenta que más necesita. Instale una segunda bomba en un circuito separado con respaldo de batería, configurada 4–6" más alta que la primaria. La respaldo asume la carga si la primaria falla, pierde energía o se ve desbordada.
Lea la curva real de la bomba. La estimación de HP es un punto de partida; la especificación vinculante es la curva publicada del fabricante (gpm vs ft de altura). Una bomba "1/2 HP" de un fabricante entrega 55 gpm a 15 ft; otra entrega 35 gpm a la misma altura. Coincida la curva con su punto TDH/gpm.

Referencias de Código

IPC Section 912 (Sumps and Ejectors), ASPE PDH Vol. 2, Crane TP-410, Hydronic Institute Standards, HUD Handbook 4910.1

Preguntas Frecuentes

¿Cómo calculo la Altura Dinámica Total (TDH) para una bomba sumidero?

TDH = altura estática + altura de fricción. La altura estática es la distancia vertical desde el nivel de "apagado" de la bomba hasta el punto de descarga (típicamente 8–12 ft para un sótano). La altura de fricción es la pérdida de Hazen-Williams sobre la longitud equivalente de tubería de descarga más accesorios: hf = 4.52 × L_eq × Q^1.85 / (C^1.85 × d^4.87). Un tramo típico de PVC de 1.5" de 87 ft equivalente a 50 gpm añade unos 5.8 ft de fricción, dando TDH ≈ 16 ft. La curva de la bomba debe entregar su gpm requerido a esta TDH.

¿Qué tamaño de bomba sumidero necesito para mi sótano?

La mayoría de sótanos residenciales necesitan una bomba sumergible de 1/3 o 1/2 HP. Una unidad de 1/3 HP entrega aproximadamente 40–45 gpm a 10 ft TDH; una de 1/2 HP entrega 50–60 gpm a 15 ft TDH. Estime su entrada cronometrando cuán rápido se llena el pozo de 18"×24": 1 pulgada de subida en 60 segundos son unos 14 gpm. Añada un factor de seguridad del 100% y elija una bomba cuya curva exceda ese caudal a su TDH. Siempre instale una bomba secundaria con batería de respaldo.

¿Por qué mi bomba sumidero cicla en corto (se enciende y apaga rápidamente)?

El ciclaje corto significa que el pozo es demasiado pequeño para el caudal de la bomba — la bomba vacía el pozo en segundos, luego espera a que se rellene. La solución es un pozo más grande (mínimo 18"×24", preferido 24"×36") o una bomba con interruptores de flotador ajustables para un diferencial de encendido/apagado más amplio (6–10 in de recorrido). El ciclaje corto quema motores y válvulas de retención. El volumen del pozo por pulgada de altura debe igualar al menos 1 minuto de tiempo de funcionamiento de la bomba.

¿Cuál es la diferencia entre una bomba sumidero y una bomba eyectora de aguas residuales?

Una bomba sumidero maneja aguas subterráneas claras (drenaje de cimentación, agua pluvial) y puede usar un impulsor de voluta pequeño. Una eyectora de aguas residuales maneja aguas negras (inodoros, fregaderos) y necesita un impulsor de vórtice o cortador para pasar sólidos de 2", más una tapa sellada ventilada al conducto de ventilación de fontanería. Las bombas eyectoras cuestan 2–4× las bombas sumidero y funcionan a menor rpm (1800 vs 3600) para manejo de sólidos. IPC 912 exige eyectoras para cualquier accesorio por debajo del desagüe del edificio.