Hazzen Williams y Cálculo de Pérdida de Carga en una Tubería.

Un factor muy importante en el diseño de un sistema de riego, sin importar si es aspersión, goteo, u otro, es el cálculo de la perdida de presión. Si recordamos, el caudal es función directa de la presión. Conforme un fluido se desplaza por un ducto, pierde presión por la fricción. Así, la presión de entrada y salida no son iguales; por lo que si ponemos un emisor en la entrada y otro idéntico en la salida del tubo, tendrán caudales diferentes.

Arreglo Válvulas Inyección Química en Controlador de Riego.

En la agricultura, lo que se busca es que toda la cosecha sea uniforme en tamaño, y que sea abundante. Si el agua que llega a cada planta varia en función de su posición del campo, tendremos poca uniformidad en los frutos. Un hecho que potencia aún más la necesidad de regar con uniformidad es la aplicación de fertilizantes o nutrientes vía riego. Por lo que, nuevamente, es importante la uniformidad.

Para tener uniformidad, requerimos que la presión a través del ducto sea lo más cercana posible al punto de entrada de la misma; que la presión al final, en medio y al inicio sean prácticamente iguales. Es muy costoso lograr eso, por lo que se permite un pequeño margen de variación... normalmente, según cada sistema, entre un 5 y 10% global; cada sistema tiene sus propias características y condiciones.

Controlador de Riego Agronic de Progress.

Ahora, el reto es estimar la perdida de presión en el sistema. Y es que hay muchas fórmulas, la mayoría empíricas,  para hacer estimaciones de la pérdida de presión. Las hay teóricas puramente, y creo que lo que mejor funciona son las teóricas con ajustes empíricos. Pero no es igual para todos los fluidos, ni para todos los materiales, ni para la mayoría de circunstancias. En algunos casos, es más recomendable usar una, que otra. En el caso de sistemas de riego, lo que he visto que se usa más es la ecuación de Hazzen Williams y la de Darcy. Me inclino más por la primera.

Comprende los factores de Diámetro, Caudal, Distancia o Longitud, Número de emisores o salientes de la tubería, así como el material del conductor.  A continuación la imagen de la ecuación.

Dónde:
Hz es la Pérdida de Presión por Fricción, en mCA o Metros de Columna de Agua.
Q es el Caudal en Litros Por Segundo, o LPS
C es el Coeficiente y se selecciona en función del material del conducto, adimensional. Revisar más adelante los valores para varios materiales.
D es el Diámetro del tubo, en Pulgadas. Considere el diámetro real, no el nominal.
L es la longitud de la tubería, en Metros. Puede usar longitud equivalente para los accesorios y sumar al valor de la longitud real.
n es el número de salidas múltiples y es adimensional.


El valor de C:
100 para Hierro Fundido, FoFo
120 para Aluminio
130 para Cobre
140 para Polietileno
150 para PVC

Yo suelo usar 145 para tener un margen de seguridad, cuando uso PVC.

Y ya que no estamos en esos tiempos de hacer todo a lápiz, les dejo la hoja de cálculo (Excel) que yo uso para este fin. Nótese que es importante habilitar las macros en Excel, desde su computadora para poder usar mi platilla. Tiene la ventaja de poder cambiar de unidad para las diferentes variables, y el resultado se despliega en varias unidades, con gráficos que me permiten gráficamente ver que variable puedo ajustar para obtener un resultado y otro poco más de información como número de Reynolds, y régimen de flujo.

Considere que las limitantes son: está hecha para agua, en temperatura ambiental (5-30ºC)¨, en tuberías tradicionales para riego, y funciona mejor (más cercana a la realidad) cuanto más emisores tiene y dentro del régimen laminar. Para un mejor resultado, use el diámetro interno real de la tubería, no el diámetro nominal.

Controlador de Riego Sencillo con Temporizador.

Descargue mi Hoja de Cálculo para evaluar Hazzen Williams, en éste link.

Sin más, nos vemos pronto...