La ecuación de Hazen-Williams formulada a comienzos del siglo XX (en torno a 1905), se basa en resultados experimentales obtenidos por Allen Hazen y Gardner S. Williams para el flujo de agua en tuberías. Es una relación empírica de uso muy extendido porque presenta una forma sencilla y dimensional, lo que facilita el cálculo de la pérdida de carga y del caudal sin necesidad de iterar sobre el número de Reynolds ni sobre los factores de fricción. En su formulación clásica se adopta un coeficiente de rugosidad C que, en la práctica de la ingeniería, se considera independiente de la velocidad y del diámetro dentro del rango de aplicación de la ecuación, aunque diversos estudios han analizado su sensibilidad a las condiciones de flujo y al estado de la tubería.
El método se recomienda exclusivamente para agua en condiciones ordinarias de temperatura, aproximadamente entre 5 °C y 25 °C, donde la viscosidad y las propiedades del fluido son coherentes con los ensayos originales. Habitualmente se utiliza en conducciones con diámetros comprendidos entre 2 pulgadas (50,8 mm) y 6 pies (1.828,8 mm), si bien muchos autores amplían el intervalo admitido siempre que se mantenga un flujo plenamente desarrollado y las condiciones de diseño sean similares a las de las redes de distribución de agua.
Además, se recomienda aplicarla a velocidades de circulación moderadas, típicamente inferiores a 3 m/s (aprox. 10 ft/s), evitando tanto velocidades muy bajas como muy elevadas, en las que la coherencia con los datos experimentales se reduce. La ecuación de Hazen-Williams está concebida para flujo turbulento en tuberías que conducen agua; no es adecuada para el régimen laminar y su precisión puede disminuir fuera del rango de turbulencia moderada para el que fue calibrada.
A continuación, os dejo un nomograma que he elaborado junto con el profesor Pedro Martínez Pagán. En este caso, en la fórmula, la pérdida de carga se expresa en m, el caudal en m³/h, el diámetro de la tubería en mm y la longitud de la tubería en m, que son medidas habituales. Es posible en el nomograma usar medidas anglosajonas, pues hemos colocado una escala también para esas unidades. Espero que os sea útil.
También os dejo un problema resuelto que, espero, os resulte interesante.
Referencias:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3
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