Como calcular el TDH de una bomba: formula, ejemplos y errores comunes

Que es el TDH y por que importa

TDH (Total Dynamic Head, o Altura Dinamica Total) es la energia total por unidad de peso que una bomba debe entregar al fluido para moverlo desde el punto de succion hasta el punto de descarga, venciendo la elevacion, las perdidas por friccion y la presion residual requerida.

Se expresa en metros de columna del fluido (para agua: metros de columna de agua, mca).

El TDH es el parametro mas importante para seleccionar una bomba: junto con el caudal, define el punto de operacion en la curva del fabricante.

Formula general del TDH

TDH = H_estatica + H_friccion + H_accesorios + H_residual

Donde:

• H_estatica: diferencia neta de elevacion entre el nivel del agua en la succion y el punto mas alto de descarga
• H_friccion: perdidas por friccion en toda la tuberia (succion + descarga)
• H_accesorios: perdidas en codos, valvulas, reducciones, te, etc.
• H_residual: presion minima requerida en el punto de uso (cabeza disponible)

Algunos autores prefieren escribirlo asi:

TDH = (P2 - P1)/γ + (V2² - V1²)/(2g) + (Z2 - Z1) + Hf

Pero en la practica de diseño residencial/comercial la formula simplificada es la que mas se usa.

Componente 1: Carga estatica (H_estatica)

Es la altura geometrica entre el nivel del agua y el punto mas alto de descarga.

Ejemplo:

• Tanque de succion con nivel de agua a cota 0 m
• Tanque elevado de descarga en la azotea a cota 30 m
• H_estatica = 30 m

Si hay elevaciones intermedias (la tuberia sube y baja), lo que cuenta es la diferencia neta entre el nivel inicial y el punto mas alto.

Nota: si el tanque de succion esta mas alto que la bomba (flooded suction), la presion hidrostatica ayuda, pero NO resta del TDH. Solo afecta el NPSHa.

Componente 2: Perdidas por friccion (H_friccion)

Se calculan con Darcy-Weisbach o Hazen-Williams para cada tramo de tuberia:

hf_tramo = f · (L/D) · V²/(2g)  (Darcy-Weisbach)
hf_tramo = 10.674 · Q^1.852 / (C^1.852 · D^4.87) · L  (Hazen-Williams)

Se suman las perdidas de todos los tramos (succion + descarga).

Componente 3: Perdidas en accesorios (H_accesorios)

Cada codo, valvula, te, reduccion agrega perdida de carga. Dos metodos:

Coeficiente K:

h_acc = K · V² / (2g)

Longitud equivalente: Se convierte el accesorio a "metros equivalentes de tuberia recta" y se agrega a la longitud total antes de calcular perdidas por friccion.

Componente 4: Presion residual (H_residual)

Es la presion minima que debe haber en el punto mas alejado de uso. Sin esto, aunque el agua llegue, no saldra con suficiente fuerza.

Valores tipicos:

• Ducha: 5 m (10-15 psi)
• Inodoro con tanque: 3 m
• Calentador de gas: 10 m
• Fluxometro: 10 m
• Sistema contra incendios: 20 m

Ejemplo completo

Datos de un edificio residencial de 5 pisos:

• Tanque subterraneo (nivel -2 m)
• Tanque elevado en azotea (cota +18 m)
• H_estatica = 18 - (-2) = 20 m
• Tuberia de impulsion: PVC 2", L = 25 m
• Tuberia de succion: PVC 3", L = 3 m
• Q de diseño: 3 l/s
• Presion residual: 5 m (llegar al tanque con algo de presion)
• Accesorios en descarga: 4 codos 90° (K total = 3.0)
• Agua a 25°C

Paso 1: perdidas en descarga (PVC 2")

• V = 1.48 m/s
• Re = 84,200 → turbulento
• f = 0.0187
• hf = 0.0187 · (25/0.0508) · (1.48²/19.62) = 1.03 m
• Accesorios: 3.0 · (1.48²/19.62) = 0.34 m

Paso 2: perdidas en succion (PVC 3")

• D_int = 77.9 mm
• V = 0.63 m/s
• Re = 54,900
• f ≈ 0.022
• hf = 0.022 · (3/0.0779) · (0.63²/19.62) ≈ 0.017 m (despreciable)

Paso 3: TDH total

TDH = H_estatica + H_friccion_descarga + H_accesorios_descarga + H_friccion_succion + H_residual
TDH = 20 + 1.03 + 0.34 + 0.017 + 5
TDH = 26.39 m

Redondea a 27 m para seleccionar la bomba.

Errores comunes al calcular TDH

1. Confundir elevacion con presion. H_estatica es diferencia de elevacion, no presion al inicio o final.

1. Olvidar las perdidas en succion. Aunque son pequeñas, en sistemas criticos suman.

1. Doble contar accesorios. Si usas metodo de longitud equivalente, no sumes tambien perdidas por K.

1. Ignorar presion residual. La bomba no solo debe "llegar" al punto — debe llegar con presion util.

1. No considerar el aumento de perdidas con el envejecimiento. Aplica un factor de seguridad del 10-20% al TDH.

1. Mezclar unidades. Si trabajas en psi, recuerda que 1 m de columna de agua ≈ 1.42 psi.

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Conclusion

El TDH es el corazon del dimensionamiento de bombas. Calcularlo correctamente requiere atencion a 4 componentes: estatica, friccion, accesorios y residual. No hay atajos — cada uno debe evaluarse con cuidado.

Si trabajas con redes complejas, automatizar el calculo con una herramienta profesional te ahorra horas y elimina errores.