El uso de tuberías de CPVC en instalaciones hidráulicas comerciales y residenciales tiene numerosas ventajas en costos y tiempos de trabajo, pero también existen propiedades físicas del material que otorgan beneficios para el rendimiento de los sistemas hidráulicos.
En este artículo nos referiremos específicamente al factor Hazen-Williams, un valor constante para diferentes materiales que se identifica con la letra C y determina la porosidad y rugosidad inherente e influye en el roce de los fluidos que entran en contacto con las superficies internas de una tubería. Su nombre se desprende de los nombres de Allen Hazen y Gardner Stewart Williams, quienes la presentaron como una fórmula empírica de aplicación más sencilla que otras ecuaciones.
La fórmula de Hazen-Williams es utilizada de forma específica para el cálculo de la velocidad del agua en tuberías circulares llenas o conductos que trabajan bajo presión. Un factor de Hazen-Williams más alto indica una mayor velocidad del agua y, por tanto, un mayor caudal del líquido. La ecuación se expresa en la forma:
Donde:
V es la velocidad media del agua en el tubo (m/s)
C es el coeficiente que depende de la rugosidad del material
D es el diámetro en metros de la tubería (cuando trabaja a capacidad total)
J es la pérdida de carga
| Material | C mínimo | C máximo |
| Asbesto-cemento | 140 | 140 |
| Hierro fundido nuevo | 130 | 130 |
| Hierro fundido 10 años | 107 | 113 |
| Hierro fundido 20 años | 89 | 100 |
| Hierro fundido 30 años | 75 | 90 |
| Hierro fundido 40 años | 64 | 83 |
| Concreto | 100 | 140 |
| Cobre | 130 | 140 |
| Acero | 90 | 110 |
| Hierro galvanizado | 120 | 120 |
| Polietileno | 140 | 140 |
| Polipropileno | 140 | 140 |
| PVC | 140 | 140 |
| CPVC | 150 | 150 |
Existe una fórmula que permite determinar el valor con base en el radio hidráulico de las tuberías. Sin embargo, la ecuación de Hazen-Williams tiene la limitación de que está formulada solamente para agua como fluido de estudio, pero tiene el beneficio de que sólo está asociada al coeficiente de rugosidad de la tubería, es decir, el material.
Como mostramos antes en este artículo, el CPVC tiene un coeficiente de Hazen-Williams más alto que el de las tuberías de acero, cobre y metales en general, que además se reduce con el paso del tiempo mientras en el CPVC se mantiene.
Un coeficiente más alto conlleva menor fricción y mayor flujo de agua en las tuberías, lo que reduce el riesgo de diferentes problemas:
Aunque el uso de la ecuación es generalizado y común entre los ingenieros que trabajan en el diseño de sistemas hidráulicos desde la aparición de la fórmula en 1905, debido a que se utiliza para calcular las pérdidas por fricción hidráulica, es una ecuación concebida para tuberías con características específicas y que ha sido estudiada por diferentes investigadores con el paso del tiempo.
La ecuación de Hazen-Williams es de uso amplio debido a que no se considera que haya sido formulada en función de la velocidad y el diámetro. Sin embargo, hay otras ecuaciones que los ingenieros utilizan para complementar y hacer más precisos sus cálculos de pérdida de carga por fricción (pérdida de energía del flujo hidráulico por efecto del roce), como:
El uso de CPVC en instalaciones hidráulicas comerciales y residenciales está cada vez más extendido por la evolución de los materiales y las capacidades del termoplástico. Si tienes dudas o piensas en utilizar CPVC en un proyecto hidráulico, contáctanos y nuestros expertos en FlowGuard® aclararán tus dudas.