Hidráulica e tubulações
Calculadora de perda de carga de Hazen-Williams
A equação de Hazen-Williams é o método padrão para a perda por atrito em redes de distribuição de água e em tubulações de sprinklers contra incêndio. Informe a vazão em gpm, o diâmetro interno em polegadas, o comprimento do tubo e o fator C.
Fórmula
Fórmula dos EUA: hf (ft) = 10.44 × L × Q^1.852 ÷ (C^1.852 × d^4.8655), com L em ft, Q em gpm e d em polegadas. Perda de pressão (psi) = hf × 0.4335 para água a cerca de 60 °F. Velocidade (ft/s) = 0.4085 × Q ÷ d².
Exemplo resolvido
100 gpm através de 200 ft de PVC Schedule 40 de 2 in (d = 2.067 in, C = 140): hf = 10.44 × 200 × 100^1.852 ÷ (140^1.852 × 2.067^4.8655) = 32.72 ft, ou 14.18 psi (cerca de 7.1 psi por 100 ft). Velocidade = 0.4085 × 100 ÷ 2.067² = 9.56 ft/s, o que é alto; uma linha de 2.5 in reduziria bastante a perda.
Premissas e limitações
- Água em temperatura próxima à ambiente, em fluxo pleno, pressurizado e turbulento.
- As perdas localizadas em conexões e válvulas não estão incluídas; some os comprimentos equivalentes.
- Valores típicos de C: 150 para PVC e PEAD, 130 a 140 para ferro dúctil novo (revestido), 100 para ferro fundido antigo, 120 para cobre conforme a NFPA 13.
Perguntas frequentes
Qual valor de C devo usar?
A NFPA 13 indica 150 para tubulação plástica, 140 para ferro dúctil revestido de cimento, 120 para aço preto em sistemas úmidos e 150 para cobre. Tubulações antigas sem revestimento em operação podem ser 100 ou menos.
Hazen-Williams ou Darcy-Weisbach?
A equação de Hazen-Williams é empírica e válida para água em temperaturas ambientes. A de Darcy-Weisbach vale para qualquer fluido e é mais precisa fora dessa faixa.
Uma velocidade de 9,6 ft/s é alta demais?
Muitos projetistas mantêm a velocidade na distribuição e no abastecimento de água abaixo de cerca de 5 a 8 ft/s, para limitar ruído, perda de pressão e golpe de aríete (water hammer).