En el diseño de las redes hidráulicas uno de los conceptos fundamentales es la carga hidráulica, este término es la base del análisis, dimensionamiento y optimización de los sistemas hidráulicos para el transporte de agua, permitiendo el diseño seguro y sostenible de redes que garanticen una total cobertura del suministro de agua en todos los puntos de la red, previniendo perdidas de carga excesivas y presiones inadecuadas.

La carga hidráulica se puede definir como la suma de las componentes de la energía que tiene un fluido, esta energía genera que el fluido ejerza una presión sobre las paredes del tubo y produce el movimiento del agua de un punto de mayor presión hacia uno con menor presión. Para profundizar más en la definición de la carga hidráulica, se hace necesario conocer las componentes de energía que la conforman la carga hidráulica.

- Energía potencial (por elevación);

- Energía Cinética (por velocidad);

- Energía de presión;

Adicional a las tres componentes de energía, es posible obtener una mayor carga hidráulica, principalmente en casos donde se hace necesario romper una altura geométrica, y esto se da por medio de la utilización de una o varias bombas, las cuales añaden una energía determinada de acuerdo con las condiciones que se encuentran y que requiere el sistema, aumentando la presión en la tubería.

Sin embargo, existen factores que contrarrestan la carga hidráulica, es decir, las pérdidas generadas por el desplazamiento o transporte del fluido a través de la tubería. Estas pérdidas se pueden generar por la fricción entre el fluido y las paredes de la tubería, por el choque entre las partículas del fluido y por transiciones y accesorios presentes en la red.

Cuando hablamos de pérdidas de carga por fricción o rozamiento entre el fluido y las paredes de la tubería, son las perdidas más significativas, dado que se presentan a lo largo de todo el sistema. Estás corresponden a la resistencia que se genera al desplazamiento del fluido y es donde interviene la rugosidad de la pared de la tubería y el tipo de flujo.

Aquí entran en juego dos de las ecuaciones fundamentales de la hidráulica, la ecuación de Darcy-Weisbach, la cual permite calcular las pérdidas de carga generadas por fricción en una tubería tanto en flujo laminar como turbulento, y la ecuación de Colebrook-White que nos permite calcular el factor de fricción en la ecuación de Darcy-Weisbach.

- Ecuación de Darcy Weisbach expresada en términos de Caudal y Diámetro:

- Ecuación de Colebrook-White

- Número de Reynolds

Las tuberías de hierro dúctil Saint-Gobain PAM cuentan con revestimiento de mortero que gracias al proceso de centrifugado obtienen una superficie lisa y regular que permite obtener un bajo coeficiente de rugosidad promedio de 0.03mm, sin embargo, al considerar la presencia de codos, válvulas, derivaciones y demás accesorios se hace recomendable usar un coeficiente de 0.1mm para conducciones de distribución o con una mayor presencia de accesorios.

Cabe resaltar que, gracias al diseño de las tuberías en Hierro Dúctil con su Diámetro Nominal igual a su Diámetro Interno, permite tener menores pérdidas de carga en comparación con tuberías de otros materiales.

Luego de presentar las ecuaciones fundamentales para determinar las pérdidas de carga por fricción, entran en juego las pérdidas de carga localizadas o por accesorios, estás perdidas de carga se consideran como perdidas menores dado que se producen por elementos como codos, válvulas, reducciones, entre otros accesorios que influyen de mayor o menor forma en las pérdidas de carga. Para las perdidas menores se pueden calcular de acuerdo con la siguiente formula:

Donde el valor K depende del elemento o accesorio que se encuentre en el sistema.

A partir de las ecuaciones presentadas anteriormente y para facilitar el cálculo de las pérdidas de carga podemos hacer uso de la siguiente formula básica

Para aplicar esta fórmula se parte de valores suministrados por el fabricante, en el caso de SAINT-GOBAIN PAM se puede realizar el cálculo bajo las siguientes hipótesis asumidas:

- Tubería llena de agua;

- Coeficiente de rugosidad K=0.03, K=0.1;

- Aplicable para diámetros entre DN40 a DN2000;

- Viscosidad Cinemática del agua υ=1,301∙10^(-6) m^2/s

- Temperatura del agua controlada T=10°C

**NOTA:(Para conocer a detalle las tablas de pérdidas de carga consulte con el equipo técnico de SAINT-GOBAIN PAM)

De acuerdo con la anterior es posible evaluar el concepto de energía en los sistemas hidráulicos como se realizará en el siguiente blog.