Rodete de bomba: tipos abierto, semiabierto y cerrado

Cuando se compara una bomba con otra se habla de caudal, de altura, de potencia o de material. Pero la pieza que decide de verdad cómo se comporta la bomba —qué rendimiento alcanza, qué NPSH necesita, si tolera sólidos o se atasca con ellos, cuánto tarda en desgastarse— es una sola: el rodete.

Elegir el tipo de rodete de bomba adecuado es una de las decisiones de especificación más infravaloradas. Un rodete cerrado trabajando con un líquido cargado de cristales se obstruye; un rodete abierto en una transferencia de ácido limpio desperdicia energía durante años. Y en las bombas termoplásticas para fluidos corrosivos se añade un matiz que casi nunca se explica: las holguras de un rodete de plástico no se comportan como las de uno metálico.

En esta guía explicamos qué es el rodete y cómo funciona, qué diferencias reales hay entre el rodete abierto, el semiabierto y el rodete cerrado, qué papel juega la holgura y cómo elegir la geometría correcta en función de los sólidos en suspensión y del tipo de fluido.

El rodete —también llamado impulsor o, en algunos textos, turbina— es el corazón hidráulico de la bomba centrífuga. Va montado sobre el eje y gira solidario con el motor. El líquido entra por su centro, el llamado ojo del rodete, y los álabes lo obligan a girar y a desplazarse hacia la periferia. En ese recorrido el líquido gana velocidad y presión gracias a la fuerza centrífuga.

Al salir del rodete, el líquido entra en la voluta, la carcasa en espiral que lo rodea, donde buena parte de esa velocidad se transforma en presión antes de llegar a la brida de impulsión. El reparto de papeles es claro: el rodete aporta la energía y la voluta la ordena. Por eso rodete y carcasa se diseñan juntos y por eso la holgura entre ambos es tan importante.

Todo lo que la bomba es capaz de hacer —la altura que alcanza a un caudal dado, el rendimiento con el que lo hace, la presión que necesita en la aspiración para no cavitar— depende de la geometría del rodete: su diámetro, el número y el ángulo de los álabes, el tamaño del ojo y la presencia o ausencia de discos laterales.

Aunque hay muchas variantes, casi todos los rodetes centrífugos comparten los mismos elementos:

La presencia o ausencia de estos dos discos da lugar a la clasificación clásica que desarrollamos más abajo: con dos discos, el rodete es cerrado; con uno, semiabierto; sin ninguno, abierto.

El diámetro del rodete es la variable con la que el fabricante ajusta una misma carcasa a puntos de trabajo distintos. Reducir el diámetro —lo que se conoce como recorte del rodete— desplaza la curva hacia abajo de forma predecible, según las leyes de semejanza. Como aproximación, válida para recortes moderados:

El recorte es una herramienta excelente para ajustar la bomba al punto real de la instalación y no disipar energía en una válvula de impulsión semicerrada, pero tiene límites: cada diseño admite un recorte mínimo, por debajo del cual el rendimiento cae y aumentan la recirculación y las vibraciones.

El rodete también fija el NPSH requerido. La geometría del ojo y del borde de entrada de los álabes determina cuánta presión necesita el líquido para no vaporizarse al entrar. Si quiere profundizar en ese cálculo, lo explicamos en nuestra guía sobre NPSH disponible y NPSH requerido. Y cuando el rodete trabaja lejos de su punto de diseño, aparecen la recirculación y la cavitación, cuyos daños —picaduras en los álabes, pérdida de perfil en el borde de entrada— describimos en el artículo sobre cavitación en bombas.

En un rodete cerrado, los álabes quedan encerrados entre el disco posterior y el disco anterior, formando canales cerrados por los que circula el líquido. Esa construcción evita que el líquido «se escape» por encima de los álabes y hace que el rendimiento hidráulico sea el más alto de todos los tipos.

La estanqueidad entre la zona de alta presión y la aspiración no la da el contacto de los álabes con la carcasa, sino un juego radial reducido en la entrada del rodete, habitualmente mediante anillos de desgaste. Mientras esa holgura se mantiene, el rendimiento es estable a lo largo del tiempo; cuando se desgasta, aumenta la recirculación interna y la bomba pierde capacidad, pero el anillo puede sustituirse sin cambiar el rodete.

Sus ventajas son claras: mejor rendimiento, alturas elevadas, funcionamiento suave y menor empuje axial. Su gran limitación también: los canales cerrados tienen un paso libre limitado y se obstruyen con sólidos voluminosos, fibras o lodos. Es el rodete de referencia para transferir ácidos, bases, salmueras, agua desmineralizada y, en general, líquidos limpios o con partículas muy finas en baja concentración.

El rodete semiabierto conserva el disco posterior pero prescinde del anterior. Los álabes quedan a la vista por el lado de la aspiración y giran muy cerca de la pared de la carcasa o de una placa de desgaste. La estanqueidad la da ahora una holgura axial muy pequeña entre el borde de los álabes y esa pared.

Esa geometría tiene dos consecuencias. Por un lado, el paso entre álabes es más accesible y el rodete tolera mucho mejor los sólidos en suspensión, los cristales y los lodos ligeros, con menos riesgo de atasco. Por otro, el rendimiento depende directamente de la holgura axial: a medida que el desgaste la abre, más líquido recircula por encima de los álabes y la bomba pierde altura y eficiencia. Muchas bombas de proceso con rodete semiabierto permiten reajustar esa holgura desde el exterior para recuperar prestaciones.

El rodete abierto va un paso más allá: no tiene ningún disco, o solo un pequeño refuerzo, y los álabes se unen directamente al cubo. Es el tipo más tolerante con sólidos, fibras y líquidos con gas arrastrado, y el más fácil de limpiar e inspeccionar. A cambio, es el de menor rendimiento, el más sensible al desgaste de las holguras y el menos robusto mecánicamente, por lo que se reserva a bombas pequeñas o a servicios donde el atasco es el riesgo principal.

Existe una cuarta opción para los casos extremos: el rodete vórtice o retraído, alojado en un hueco de la carcasa fuera de la trayectoria principal del líquido. El rodete genera un remolino que arrastra el fluido sin que la mayoría de los sólidos lleguen a tocarlo. Su paso libre es el mayor posible, ideal para sólidos grandes, fibrosos o delicados, pero su rendimiento es claramente inferior al de los demás tipos.

La siguiente tabla resume las diferencias prácticas entre los cuatro tipos de rodete:

La holgura merece un comentario aparte. En bombas metálicas de proceso con rodete semiabierto, la holgura axial de funcionamiento suele ser del orden de pocas décimas de milímetro, y cada décima que se abre por desgaste se traduce en pérdida de altura y rendimiento. En las bombas termoplásticas entra en juego un factor adicional: los plásticos se dilatan con la temperatura entre 4 y 12 veces más que el acero inoxidable.

Valores orientativos: el coeficiente exacto depende del grado del material y del rango de temperatura. En una bomba íntegramente termoplástica, rodete y carcasa se dilatan de forma parecida, pero el eje y el soporte son metálicos y la dilatación axial no es la misma. Por eso las holguras de una bomba de plástico se diseñan contando con la temperatura de servicio, y por eso conviene indicar siempre la temperatura máxima real al pedir una bomba, no solo la nominal.

La elección del rodete empieza siempre por el fluido. Primero se descarta lo que no va a funcionar y después se optimiza el rendimiento entre las opciones que quedan. Esta tabla sirve como punto de partida:

Tres criterios completan la decisión. El tamaño máximo de sólido fija el paso libre mínimo que debe tener el rodete. La concentración y la dureza de las partículas determinan el ritmo de desgaste y, con él, el material: con sólidos abrasivos no gana el plástico más inerte, sino el más tenaz. Y la velocidad de giro: con fluidos abrasivos, una bomba mayor girando más despacio suele durar mucho más que una pequeña a alta velocidad, porque el desgaste crece muy deprisa con la velocidad periférica del rodete.

En las bombas termoplásticas, el rodete debe además resistir químicamente el fluido y transmitir el par sin deformarse. En la gama de bombas de plástico de Tecnium Pumps, el par se transmite al rodete por chaveta y núcleo de acero de gran superficie, y la funda del eje es desmontable e independiente del rodete. Según la aplicación:

Estas aplicaciones son habituales en la industria minera y en el tratamiento de aguas residuales, donde el fluido rara vez es limpio y la geometría del rodete condiciona la vida útil de todo el equipo.

¿Duda sobre qué rodete necesita su aplicación? Envíe a nuestro equipo técnico el fluido y su concentración, la temperatura máxima, el caudal y la altura, y los datos de los sólidos: tamaño máximo, concentración y si son abrasivos o fibrosos. Con esa información le proponemos la bomba, el material y la configuración hidráulica adecuados. Solicite su presupuesto gratuito.