Persamaan Hazen-Williams adalah rumus untuk menghitung berapa banyak tekanan ambient turun dalam cairan saat mengalir melalui pipa karena gesekan dengan permukaan interior pipa, diameter interior pipa, dan kecepatan laju aliran untuk fluida. . Pengurangan laju aliran ini telah umum digunakan oleh para insinyur di masa lalu ketika aliran fluida bergolak, karena memberikan perkiraan yang baik tentang hilangnya kecepatan. Rumusnya relatif sederhana, tetapi memiliki beberapa faktor pembatas untuk penggunaan yang efektif, dan munculnya komputer pribadi telah membuatnya menjadi usang.
Sistem pipa air untuk mentransfer fluida semuanya memiliki apa yang dikenal sebagai head loss, yang merupakan jumlah dari elevasi, kecepatan, dan kehilangan tekanan fluida saat bergerak karena gesekan di dalam fluida, saat berinteraksi dengan dinding pipa dan lainnya. penghalang pipa, dan sebagai efek samping dari turbulensi yang disebabkan oleh interaksi ini. Head loss juga didasarkan pada faktor gesekan yang ada, yang dihitung dari jenis material pipa yang digunakan dan kecepatan aliran fluida. Faktor gesekan dapat berkisar dari 80 hingga 130 atau lebih, dan variabilitas ini membuat persamaan Hazen-Williams hanya merupakan perhitungan kasar untuk penurunan tekanan.
Faktor pembatas khas dalam menghitung laju aliran volumetrik menggunakan persamaan Hazen-Williams diterima oleh para insinyur. Faktor-faktor ini termasuk batasan bahwa cairan harus memiliki viskositas setidaknya 1.13 centistokes, yang ditunjukkan oleh air pada suhu kamar 60° Fahrenheit (15.5° Celcius). Pipa juga harus berdiameter lebih dari 2 inci (5.08 sentimeter), dan laju aliran tidak boleh melebihi 10 kaki per detik (3.05 meter per detik).
Ada dua rumus yang biasanya digunakan dalam persamaan Hazen-Williams, satu berdasarkan data empiris atau eksperimental dan satuan imperial, dan satu yang menggunakan satuan internasional standar. Rumus imperial ditulis sebagai hf = 0.002083 L (100/C)1.85 x (gpm1.85/d4.8655) di mana “hf” sama dengan kerugian head yang ditentukan dalam kaki, “L” mewakili panjang pipa dalam pengukuran dengan kaki, dan “C” adalah koefisien gesekan untuk jenis bahan pipa. “Gpm” mewakili galon per menit yang dihitung sebagai galon aliran terukur AS melalui pipa, dan “d” mewakili diameter awal bagian dalam pipa sebelum pembentukan atau korosi pada dinding pipa terjadi. Di sini, nilai 100 dalam rumus mewakili faktor Hazen-Williams tanpa dimensi.
Rumus satuan internasional standar hanyalah cara lain untuk menghitung head loss, juga dikenal sebagai penurunan tekanan gesekan, dengan satuan metrik. Dinyatakan sebagai P = 1.1101 x 1010 (Q/C)1.85 1/D4.87 dimana “ΔP” adalah penurunan tekanan dalam kiloPascals per meter, “Q” adalah laju aliran fluida dalam meter kubik per jam, “D ” adalah diameter pipa internal, dan “C” di sini adalah faktor Hazen-Williams tanpa dimensi. Sementara menggunakan standar 100 untuk faktor Hazen-Williams adalah rutin, jika pipa berumur 10 sampai 15 tahun, seringkali nilai 75 dapat diganti sebagai gantinya karena deposit mineral dan korosi di dalam pipa yang meningkatkan tingkat gesekan dan turbulensi. .
Penggunaan persamaan Hazen-Williams tanpa adanya perhitungan berbasis komputer yang lebih akurat masih memungkinkan untuk banyak jenis sistem laju aliran cairan. Ini dapat digunakan untuk sistem penyiram api ke sistem irigasi, atau jaringan pasokan air untuk bangunan atau kota. Hal ini karena beberapa faktor gesekan yang ada sekarang ada untuk jenis bahan pipa yang dimasukkan ke dalam rumus, seperti pipa kuningan dan tembaga pada 130, pipa poli-vinil klorida (PVC) pada 150, pipa baja pada 120, dan banyak lagi. Setiap nilai juga memiliki beberapa kelonggaran karena merupakan perkiraan berdasarkan adanya deformasi di permukaan pipa internal yang terbentuk dari waktu ke waktu seiring bertambahnya usia pipa. Di mana nilai yang lebih akurat diperlukan untuk kehilangan head atau aliran fluida untuk zat selain air sedang diukur, persamaan Darcy-Weisbach digunakan, yang menggunakan koefisien gesekan yang lebih akurat dihitung dari diagram Moody yang menggabungkan bilangan Reynolds.