Ejercicio resuelto donde se diseña la aducción por gravedad y por bombeo para una edificación con el sistema de combinación de tanques como sistema de distribución.

1. INSTALACIONES SANITARIAS Y DE GAS
Prof. Greilyn Castillo
EJERCICIO DISEÑO DE ADUCCIÓN POR GRAVEDAD Y POR BOMBEO
Diseñar la aducción por gravedad y por bombeo para suministrar agua a la edificación del
ejercicio anterior (ejercicio resuelto de diseño de tanques), tomando en cuenta que los puntos
de riego trabajan de manera simultánea, el diámetro para los puntos de riego es de ¾”, las
tuberías serán plásticas.
SOLUCIÓN:
Del ejercicio anterior podemos obtener lo siguiente:
-Presión a la salida del medidor de 8 m.c.a.
- Sistema estanque bajo- bomba- estanque elevado.
- Dimensiones de los tanques:
Tanque Bajo
Tanque Elevado

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DISEÑO DE LA ADUCCIÓN POR GRAVEDAD
Como se puede apreciar en la imagen, la aducción por gravedad además de llenar el tanque
bajo tiene 3 puntos de riego de áreas verdes. Para diseñar esta tubería se deben hacer los
siguientes pasos:
1. Darle sentido al flujo.
2. Ubicar los nodos.
3. Determinar los caudales.
4. Seleccionar la pieza más desfavorable.
5. Seleccionar la ruta crítica.
6. Diseño de la ruta crítica.
7. Diseño de los tramos fuera de la ruta crítica.
Comenzamos entonces a realizar el diseño siguiendo los pasos señalados
1. Darle sentido al flujo
Sabemos que el flujo de agua sale del medidor, se distribuye hacia los diferentes
puntos de riego y llena el estanque bajo.
2. Ubicar los nodos
Los nodos se ubican donde se divide el flujo

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Se obtuvieron 3 nodos, por ejemplo en el nodo 1 verificamos que entra una flecha y
salen dos, por eso se le colocó nodo y así se hizo la verificación en cada una de las
divisiones de flujo.
3. Determinar los caudales
Los caudales que salen del medidor y recorren las tuberías son para surtir los puntos
de riego y llenar el tanque, por lo tanto, se deben determinar estos dos caudales:
Caudal para riego: Como se indicó en el tema de diseño de tanques, de acuerdo a la
tabla 36 de la Norma Sanitaria 4044, existen dos diámetros para riego: ½” y ¾” con sus
respectivos caudales 0,25 lts/seg y 0,30 lts/seg. En el enunciado del ejercicio se indicó
que el diámetro para riego es de ¾” por lo tanto el caudal para riego es de: 0,30
lts/seg.
Caudal para el llenado del tanque: De acuerdo al material de clases el caudal para
llenar un tanque por gravedad es el siguiente:
(1)
Conociendo las dimensiones del tanque bajo, donde el volumen real de agua incluye
todo el volumen útil y el volumen muerto

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Se tiene,
⁄
Transformamos este caudal a
A continuación ubicamos los caudales en la aducción, colocando el caudal de riego en
los tramos que surten a los puntos de riego y el caudal para llenar el tanque en el
tramo que surte a nuestro tanque bajo:
Todavía nos quedan tramos sin conocer el caudal que va a pasar por la tubería. Para
determinar el caudal de estos tramos aplicamos continuidad; vamos a ir nodo a nodo
tomando en cuenta que el mismo caudal que entra es el mismo que sale, esta
continuidad la aplicamos desde el nodo más alejado del medidor. Por ejemplo: vamos
a trabajar con el nodo 3
Continuamos con el nodo 2
En este nodo, salen:
𝑙 𝑠𝑒𝑔 + 𝑙 𝑠𝑒𝑔 𝑙 𝑠𝑒𝑔.
Entonces deben entrar 𝑙 𝑠𝑒𝑔.
Éste sería el caudal del tramo 1 - 3
En este nodo, salen:
𝑙 𝑠𝑒𝑔 + 𝑙 𝑠𝑒𝑔 𝑙 𝑠𝑒𝑔.
Entonces deben entrar 𝑙 𝑠𝑒𝑔.
Éste sería el caudal del tramo 1 - 2

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Hasta ahora, estos serían los caudales:
Falta solo el caudal del tramo M – 1 , el cual lo determinamos también por
continuidad,
Si del nodo 1 salen + . Entonces deben entrar
los mismos , los cuales serían el caudal del tramo M – 1. Quedando
finalmente los caudales de los tramos de la siguiente manera:
4. Seleccionar la pieza más desfavorable
Para diseñar las tuberías debemos primeramente seleccionar la pieza más
desfavorable, esta pieza debe cumplir de manera simultánea dos condiciones:
- La más alejada
- La que requiera de mayor presión
¿Por qué seleccionar la pieza más desfavorable? Esta pieza es la que va a
condicionar el diseño, ya que por ser la más desfavorable debemos asegurarnos
que los diámetros seleccionados en las tuberías que llevan el flujo hacia ella,
generen una pérdida de energía tal, que nos permita cumplir con su presión
mínima de funcionamiento.

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Evaluando nuestra aducción, la pieza más alejada del medidor es el estanque bajo, y la
que requiere mayor presión es el Pr 3. (El tanque requiere una presión mínima de
1m.c.a, de acuerdo a la tabla 36 de la Norma Sanitaria 4044 los puntos de riego
requieren una presión mínima de 5 m.c.a. De los tres puntos de riego que se tienen en
la aducción el Pr3 es el más alejado).
Más alejada: Estanque Bajo
Requiere mayor presión: Pr3
Cálculo de la pérdida teórica
Se determinará esta pérdida para las dos piezas; el estanque bajo y el punto de riego 3
- Perdida teórica del medidor al Estanque bajo
(2)
( ) ( )
(3)
( + . . . ) ( + . . )
Este valor de 0,39 m/m me indica que en el recorrido de tuberías desde el medidor hasta el
estanque bajo solo se pueden perder 0,39 metros de pérdida por cada metro de tubería para
asegurar una presión final mayor o igual a 1 m.c.a en el estanque bajo.
- Perdida teórica del medidor al Punto de Riego 3
(4)
Ninguna de las piezas cumple de manera
simultánea las dos condiciones, por lo tanto, no
podemos determinar cual es la pieza más
desfavorable. Debemos determinar entonces la
pérdida teórica para ambas piezas, seleccionando
como la más desfavorable la que tenga menor
pérdida teórica.

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( ) ( )
(5)
( + . . . ) ( + . . )
Este valor de 0,17 m/m me indica que en el recorrido de tuberías desde el medidor hasta el
Pr3 solo se pueden perder 0,17 metros de pérdida por cada metro de tubería para asegurar
una presión final mayor o igual a 5 m.c.a en el Pr3.
La pieza con menor pérdida teórica es el Punto de riego 3 (Pr3), por lo tanto, es la pieza más
desfavorable.
Observación: Con respecto a las cotas, se está asumiendo la cota 0 a nivel de toda la tubería,
la presión a la salida del medidor fue dada en el enunciado del ejercicio y las presiones
requeridas en el Punto de riego y en el estanque se presentaron anteriormente.
5. Selección de la Ruta Crítica
Teniendo determinada cual es la pieza más desfavorable, la Ruta Critica va desde el
medidor hasta esta pieza (Pr3).

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6. Diseño de la Ruta Crítica
Los tramos dentro de la Rita Crítica son los siguientes: M-1, 1-3 y 3-Pr3. Los tramos se
diseñan siguiendo el sentido del flujo, iniciamos con el tramo M-1.
Tramo M-1
.
Usando las tablas del libro de AGUA para el diseño de las tuberías con un coeficiente
de rugosidad 140 por ser tubería plástica, ubicamos un caudal igual o inmediato
superior al que tenemos en el tramo
Seleccionamos siempre el menor diámetro (en este caso 3”), pero nos aseguramos que
su pérdida sea menor o igual a la pérdida teórica. ( ). En
caso de que la pérdida que produce el diámetro mínimo seleccionado sea superior a la
pérdida teórica, se selecciona el diámetro inmediato superior comprobando
nuevamente la pérdida.
Habiendo seleccionado el diámetro:
Se determina la pérdida total en el tramo:
(6)
Dónde: es la pérdida unitaria que produce el diámetro seleccionado, es la longitud
del tramo y se usa el factor 1,1 para incluir las pérdidas por accesorios.
La cota piezométrica inicial del tramo es la cota piezométrica del medidor, está dada
por:
+ (7)
+ . . . .
Teniendo la cota piezométrica inicial del tramo, determinamos la cota piezométrica
final, utilizando la siguiente fórmula:
Diámetro
Velocidad
(m/seg)
Pérdida
(m/m)
3” 1,61 0,04

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(8)
En nuestro caso, seria:
. .
La presión resultante en el nodo final se calcula usando la fórmula (7), despejando la
presión:
.
Ya tenemos el diseño del tramo M-1, ahora se van a diseñar los otros tramos
pertenecientes a la ruta crítica utilizando la misma metodología, para esto se van a
tabular los resultados:
TRAMO
Q
(l/s)
Jt
(m)
Ø
(pulg)
L
(m)
Lequiv
(m)
Pérdida (m) V
(m/s)
Cota
piezométrica (m)
Nodo Final
Junit Jtotal Inicial Final
Cota de
terreno (m)
Presión
(m)
M-1 7,25 0,17 3 2,00 2,20 0,04 0,09 1,61 8,00 7,91 0 7,91
1 - 3 6,65 0,17 3 8,50 9,35 0,03 0,28 1,51 7,91 7,63 0 7,63
3 – Pr3 0,30 0,17 3/4 3,00 3,30 0,13 0,43 1,34 7,63 7,20 0 7,20
Un diseño completo no solo incluye la determinación de los diámetros, sino el cálculo
de las velocidades, pérdidas, cotas piezométricas y presiones. En los tramos que lleva
el caudal solo para riego, su diámetro debe ser el mismo diámetro usado para las
mangueras de riego, en este caso de 3/4”. Se debe chequear la presión en el Punto de
riego 3.
. .
7. Diseño de los tramos fuera de la Ruta Crítica
Para diseñar estos tramos se debe determinar su pérdida teórica.
Tramo 3 - Estanque Bajo
( . . . ) ( + . . )
⁄

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TRAMO
Q
(l/s)
Jt
(m)
Ø
(pulg)
L
(m)
Lequiv
(m)
Pérdida (m) V
(m/s)
Cota
piezométrica (m)
Nodo Final
Junit Jtotal Inicial Final
Cota de
terreno (m)
Presión
(m)
3 - EB 6,35 1,46 2 1/2 3,5 3,85 0,07 0,27 2,01 7,63 7,36 0 7,36
Chequeo de la presión resultante:
.
En el caso de los otros tramos, como no es un solo tramo que hay que diseñar, se debe
seleccionar una nueva ruta crítica desde el nodo 1, seleccionamos nuevamente la
pieza más desfavorable, siendo en este caso el Pr2, por ser la más alejada y requiere la
misma presión que el Pr1.
Determinamos la pérdida teórica desde el nodo 1 hasta la pieza más desfavorable el
Pr2 (Nueva Ruta Crítica).
( . . . ) ( + . . )
⁄
TRAMO
Q
(l/s)
Jt
(m)
Ø
(pulg)
L
(m)
Lequiv
(m)
Pérdida (m) V
(m/s)
Cota
piezométrica (m)
Nodo Final
Junit Jtotal Inicial Final
Cota de
terreno (m)
Presión
(m)
1 - 2 0,60 0,37 3/4 2,00 2,20 0,33 0,73 2,23 7,91 7,18 0 7,18
2 – Pr2 0,30 0,37 3/4 4,00 4,40 0,13 0,57 1,34 7,18 6,61 0 6,61
Chequeo de la presión resultante:
.

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Tramo 2 – Pr1
Por ser ese tramo solo para riego, no se determina pérdida teórica, su diámetro debe
ser ¾” así como el dinámetro de la manguera que se va a conectar al punto de riego,
tal como se indicó al principio del ejercicio.
TRAMO
Q
(l/s)
Jt
(m)
Ø
(pulg)
L
(m)
Lequiv
(m)
Pérdida (m) V
(m/s)
Cota
piezométrica (m)
Nodo Final
Junit Jtotal Inicial Final
Cota de
terreno (m)
Presión
(m)
2 – Pr1 0,30 3/4 2,5 2,75 0,13 0,36 1,34 7,18 6,82 0 6,82
Chequeo de la presión resultante:
.
DISEÑO DE LA ADUCCIÓN POR BOMBEO
Como el sistema a usar es un Sistema Estanque bajo – bomba – estanque elevado, el caudal de
bombeo se determina de la siguiente manera:
Conociendo las dimensiones del tanque elevado, donde el volumen real de agua incluye todo
el volumen útil y el volumen muerto
( )
= 3,03 l/s
Con este valor de caudal entramos a la tabla del libro de Agua y obtenemos:

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