KBSA: prevención de daños por funcionamiento en seco en bombas de agua domésticas

Este artículo describe cómo proteger una bomba de líquidos contra el funcionamiento en seco mediante Shelly Pro 1PM.

Introducción a los sistemas domésticos de bombeo de agua

Muchas viviendas dependen de fuentes de agua independientes, como pozos, perforaciones o pequeños embalses domésticos. En este tipo de instalaciones, una bomba de agua eléctrica se encarga de llevar el agua desde la fuente hasta la red de fontanería de la vivienda o hasta un depósito de almacenamiento. A menudo se espera que estas bombas funcionen de forma automática y fiable, incluso en condiciones remotas o sin supervisión.

A diferencia de las redes municipales de agua, las fuentes privadas están sujetas a variaciones naturales. Las sequías estacionales, la evaporación, la acumulación de sedimentos o el aumento del consumo pueden reducir considerablemente los niveles de agua disponibles. Si una bomba continúa funcionando cuando ya no hay agua disponible, se produce una situación conocida como funcionamiento en seco.

El funcionamiento en seco es una de las situaciones más perjudiciales para las bombas de agua centrífugas. El agua dentro de la bomba es esencial no solo como medio transportado, sino también para:

• Refrigeración de la bomba y el motor

• Lubricación de las juntas mecánicas y los rodamientos

• Creación de resistencia hidráulica que carga el impulsor

Cuando falta agua, los componentes internos pueden sobrecalentarse rápidamente, las juntas pueden fallar y la bomba puede sufrir daños permanentes en muy poco tiempo. Por este motivo, una protección fiable contra el funcionamiento en seco es un requisito fundamental en cualquier sistema doméstico de bombeo de agua.

Este artículo presenta un método práctico de protección basado en la medición de la potencia eléctrica, implementado mediante Shelly Pro 1PM y su motor de automatización JavaScript integrado.

Uso de Shelly Pro 1PM para la protección automática de la bomba basada en la potencia

En mi instalación particular, utilizo una bomba de agua monofásica de 1,5 kW alimentada a través de un Shelly Pro 1PM. Shelly está instalado en el cuadro eléctrico y desempeña dos funciones esenciales:

• Controla la alimentación de la bomba mediante su salida de relé

• Mide el consumo de potencia activa de la bomba en tiempo real

Esta combinación permite que Shelly actúe tanto como controlador como dispositivo de protección.

Descripción general del cableado

El cableado eléctrico es sencillo y sigue las prácticas de seguridad estándar:

• El conductor de fase de la bomba pasa por la salida de relé de Shelly Pro 1PM, de modo que, cuando el relé está encendido, la bomba recibe alimentación y funciona.

• Un interruptor de pared manual está conectado a la Entrada 1 de Shelly Pro 1PM.

  • Al accionar el interruptor, este envía una señal de control a Shelly.

  • A partir de esta entrada, Shelly se puede configurar (mediante la interfaz web o la lógica interna) para encender o apagar el relé.

• Los conductores neutro (N) y de tierra de protección (PE) están conectados directamente a la bomba de acuerdo con la normativa eléctrica local.

Esta disposición del cableado crea un sistema flexible y seguro en el que:

• La bomba puede ponerse en marcha y detenerse manualmente mediante un interruptor físico.

• La bomba puede supervisarse y controlarse de forma remota mediante la interfaz de Shelly o un sistema de domótica.

• La bomba puede protegerse automáticamente mediante una lógica basada en la medición de la potencia activa.

Cómo funciona la protección basada en la potencia

El concepto de protección es sencillo y fiable:

1. Cuando la bomba está ENCENDIDA, Shelly mide continuamente la potencia activa (W) consumida por el motor.

2. Si la potencia medida desciende por debajo de un umbral predefinido considerado demasiado bajo para el bombeo normal, esto indica que la bomba podría estar funcionando en seco o haber dejado de mover agua.

3. Para evitar activaciones falsas causadas por perturbaciones breves, el sistema espera un corto periodo de verificación (unos segundos).

4. Si la potencia permanece por debajo del umbral después de este retardo, Shelly:

   • APAGA el relé, deteniendo inmediatamente la bomba

   • Opcionalmente registra el evento o activa una notification, según la configuración del sistema

Selección del umbral de potencia

El umbral de apagado debe elegirse basándose en el comportamiento real de la bomba.

Por ejemplo:

• Una bomba de 1.5 kW a 230 V puede consumir:

  • 900–1400 W durante el funcionamiento normal (según el pressure y el caudal)

  • 200–500 W durante el funcionamiento en seco o en condiciones de agua muy escasa

Según estos valores, un umbral práctico podría ser:

• 600 W como potencia mínima segura de funcionamiento

Esto da lugar a una regla de decisión clara:

• Por encima de 600 W → funcionamiento hidráulico normal

• Por debajo de 600 W → posible funcionamiento en seco; detener la bomba

El valor exacto puede ajustarse observando las mediciones de potencia en tiempo real en la interfaz web de Shelly o en los registros durante condiciones normales y anómalas.

Ventajas de la protección basada en la potencia

Usar la potencia en lugar de la corriente ofrece varias ventajas:

• La potencia activa refleja directamente el trabajo mecánico real

• Menor sensibilidad a las variaciones de voltage y a los componentes reactivos

• Separación clara entre los estados de bombeo y funcionamiento en seco

• Configuración sencilla y robusta

Esto hace que la detección basada en la potencia sea especialmente adecuada para proteger bombas de agua domésticas, donde la fiabilidad y la simplicidad son esenciales.

Ejemplo de Shelly Script (JavaScript) para la protección contra funcionamiento en seco

A continuación se muestra un Shelly Script sencillo que puedes pegar en la sección Scripts de tu Shelly Pro 1PM (interfaz web de Shelly → Scripts → Add script). Se asume que:

• La bomba se controla mediante Switch ID 0 (el relé principal).

• Usa Input 1 únicamente para encender o apagar manualmente la bomba (Shelly puede reflejar la entrada en el relé mediante la configuración estándar, o también puedes gestionarlo mediante un script).

• Solo nos interesa proteger la bomba en función de la baja potencia.

Deberás adaptar los valores numéricos (POWER_MIN_W, CHECK_INTERVAL_MS, LOW_POWER_DURATION_MS) a tu bomba real.

// ====================================================== // Shelly Pro 1PM – Control de la bomba + protección contra funcionamiento en seco // Detección basada en la potencia (vatios) // Una entrada (Input 1), una salida de relé (Switch 0) // ======================= // CONFIGURACIÓN // ======================= let SWITCH_ID = 0; // ID de la salida de relé let INPUT_ID = 0; // Input 1 let POWER_MIN_W = 600; // Potencia mínima segura en vatios let CHECK_INTERVAL_MS = 1000; // Intervalo de comprobación de la potencia let LOW_POWER_DURATION_MS = 5000; // Duración de la baja potencia antes del apagado // ======================= // ESTADO INTERNO // ======================= let lowPowerStart = 0; let pumpLocked = false; // Ayuda: hora actual en ms function nowMs() { return (new Date()).getTime(); } // ======================= // GESTIÓN DEL INTERRUPTOR MANUAL // ======================= Shelly.addEventHandler(function (event) { if (event.name !== "input") return; if (event.id !== INPUT_ID) return; if (event.info.event !== "toggle" && event.info.event !== "single_push") return; if (pumpLocked) { print("Restablecimiento manual después del funcionamiento en seco. Desbloqueando la bomba."); pumpLocked = false; } print("Acción del interruptor manual detectada. Conmutando la bomba."); Shelly.call("Switch.Toggle", { id: SWITCH_ID }); }); // ======================= // BUCLE DE MONITORIZACIÓN DE LA POTENCIA // ======================= Timer.set(CHECK_INTERVAL_MS, true, function () { Shelly.call("Switch.GetStatus", { id: SWITCH_ID }, function (res, err) { if (err) { print("Error de estado"); return; } // La bomba está APAGADA → restablecer la monitorización if (!res.output) { lowPowerStart = 0; return; } let power = res.apower; print("Potencia de la bomba:", power, "W"); // Funcionamiento normal if (power >= POWER_MIN_W) { lowPowerStart = 0; return; } // Baja potencia detectada if (lowPowerStart === 0) { lowPowerStart = nowMs(); print("Baja potencia detectada, iniciando el temporizador..."); return; } let elapsed = nowMs() - lowPowerStart; print("Baja potencia continua, tiempo transcurrido:", elapsed, "ms"); // Condición de funcionamiento en seco confirmada if (elapsed >= LOW_POWER_DURATION_MS) { print("Funcionamiento en seco detectado (baja potencia). Apagando la bomba."); Shelly.call("Switch.Set", { id: SWITCH_ID, on: false }); pumpLocked = true; lowPowerStart = 0; print("Bomba detenida debido a la protección contra baja potencia."); } }); }); 

Cómo usar y ajustar este script

Instalar el script

1. Abre la interfaz web de Shelly Pro 1PM en tu navegador.

2. Ve a Scripts → Add script.

3. Pega el código JavaScript de la sección anterior.

4. Guarda y activa el script.

5. Asegúrate de que Input 1 esté configurado como Detached en los ajustes de Shelly.

Una vez habilitado, el script comenzará a supervisar automáticamente la bomba cada vez que se encienda el relé.

Encuentra tus valores de potencia reales

Antes del ajuste final, es importante observar cómo se comporta tu bomba específica.

1. Haz funcionar la bomba en condiciones normales de agua.

2. Observa la potencia activa (W) que se muestra en el estado del dispositivo Shelly o en los registros del script.

3. Anota el valor mínimo estable de potencia durante el funcionamiento normal.

Si es posible y seguro:

• Simula brevemente un nivel bajo de agua o condiciones de funcionamiento en seco

• Observa cuánto desciende el valor de potencia

• Detén la prueba inmediatamente para evitar daños en la bomba

Establece POWER_MIN_W en un valor que se encuentre cómodamente entre el funcionamiento normal y el funcionamiento en seco.

Ejemplo:

• Funcionamiento normal: ~1000 W

• Funcionamiento en seco: ~300–400 W

• Umbral elegido: 600 W

Ajustar los parámetros de tiempo

El script utiliza un filtrado temporal para evitar paradas falsas.

• CHECK_INTERVAL_MS = 1000
  → La potencia se comprueba una vez por segundo.

• LOW_POWER_DURATION_MS = 5000
  → La potencia debe mantenerse por debajo del umbral durante 5 segundos antes de detener la bomba.

Si se requiere una protección más rápida, puedes reducirlo LOW_POWER_DURATION_MS.
Ten en cuenta que los retrasos muy breves pueden provocar activaciones falsas durante el arranque o episodios breves de cavitación.

Comportamiento del interruptor manual (Input 1)

El interruptor físico conectado a Input 1 se utiliza para el funcionamiento normal de la bomba:

• Al accionar el interruptor, la bomba se enciende o se apaga

• Después de una parada por funcionamiento en seco, la bomba queda bloqueada

• Se requiere accionar un interruptor manual para desbloquear y reiniciar la bomba

Esto garantiza que la bomba no se reinicie automáticamente en condiciones inseguras.

Resumen operativo

• La bomba funciona normalmente con una carga de agua suficiente

• La potencia se supervisa continuamente durante el funcionamiento

• Una potencia baja sostenida indica pérdida de agua

• El script apaga inmediatamente la bomba para evitar daños

• Se requiere intervención manual antes de reiniciar

Este enfoque proporciona una protección robusta, un mínimo de activaciones falsas y compatibilidad total con el control manual.

Diagramas esquemáticos y de montaje

Conclusión

El funcionamiento en seco es uno de los modos de fallo más destructivos en los sistemas de bombas de agua domésticos. Al observar el consumo de potencia activa, es posible determinar si la bomba está realizando un trabajo hidráulico útil o funcionando sin agua.

Con Shelly Pro 1PM, esta lógica de protección puede implementarse localmente, sin sensores adicionales ni controladores externos. Combinada con un cableado eléctrico correcto y una instalación mecánica adecuada, la protección basada en la potencia proporciona una solución fiable, elegante y rentable para los sistemas de agua del hogar.