This document provides an example of a branched distribution network design for a rural water supply system. It includes calculations of design flows, pipe sizing, and hydraulic analysis to determine pressures and velocities throughout the network. Design flows are calculated based on a population of 5,000 people and pipe diameters are assigned using maximum velocity and flow criteria. Hazen-Williams equations are used to calculate head losses in pipes and ensure pressures and velocities meet standards.

1. EJEMPLO REDES RAMIFICADAS
ACUEDUCTOS Y CLOACAS-UNEFM
Universidad Nacional experimental
Francisco de Miranda
Área de Tecnología
Programa de Ingeniería Civil
Departamento de Hidráulica
Unidad Curricular: Acueductos y Cloacas
EJEMPLO RESULETO
REDES DE DISTRIBUCIÓN RAMIFICADAS

2. EJEMPLO REDES RAMIFICADAS
ACUEDUCTOS Y CLOACAS-UNEFM
A
80m.s.n.m
80m.s.n.m
B
F
62m.s.n.m
G
62m.s.n.m
C
70m.s.n.m
D
80m.s.n.m
E
80m.s.n.m
500m
400m 400m 400m
250m
250m
200m
130m.s.n.m
Redes de distribución ramificada
- Hipótesis de diseño:
QMH= K2*Qm Qi= K3*Qm + I
- En las redes de distribución, se tiene que cumplir con las ecuaciones de continuidad en los
nodos, y ecuación de la energía en los tramos en la red global:
ΣQe = ΣQs Σhfij = Σhfxy
- Métodos de cálculo para redes:
Redes Ramificadas: el sentido de flujo, los gasto, topografía de los nodos y punto abastecimiento
son conocidos, por lo que se asignan diámetros a los tramos y se determinan las presiones en
los nodos así como las velocidades en los tramos.
Ejemplo: Diseñar la red de distribución ramificada que se muestra en una zona rural. Se estima
una población de diseño de 5000 habitantes. Utlizar tubería de hierro fundido ductil.
Vista de planta
CAUDALES DE DISEÑO
o Gasto medio de proyecto (Qm):
De acuerdo con ACUERUR (2002), la dotación será 150 - a 200 l/hab./día, conforme a
las condiciones socio-económicas de la localidad.
𝑄𝑚 =
𝐷𝑜𝑡 ∗ 𝑃𝑜𝑏
86400 𝑠/𝑑
=
150
l
hab/día
∗ 5000ℎ𝑎𝑏.
86400 𝑠/𝑑
= 8.68 𝑙𝑝𝑠
o Gasto medio unitario (Qmu):
En este caso de estudio, se determinará el gasto medio unitario en función de la longitud
de las tuberías (no se incluyen tuberías sin conexiones domiciliarias).
𝑄𝑚𝑢 =
𝑄𝑚
𝛴𝐿
=
8.68 𝑙𝑝𝑠
1900𝑚
= 0.00456842 𝑙𝑝𝑠/𝑚
o Gasto medio por tramo (Qmi):
𝑄𝑚(𝐶𝐷) = 𝑄𝑚𝑢 ∗ 𝐿𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 = 0.00456842
𝑙𝑝𝑠
𝑚
∗ 250𝑚 = 1.142 𝑙𝑝𝑠
TK

3. EJEMPLO REDES RAMIFICADAS
ACUEDUCTOS Y CLOACAS-UNEFM
A
B
F
G
C
D
E
1.827 lps 1.827 lps 1.827 lps
1.142 lps
1.142 lps
0.914 lps
A
B
F
G
C
D
E
2.969 lps 5.71 lps 2.969 lps
1.142 lps
1.142 lps
0.914 lps
Planta con caudales medios por tramos
o Gasto medio de tránsito (Qmt): se sigue la dirección contraria del flujo.
𝑄𝑚𝑡(𝐶𝐷) = 𝑄𝑚(𝐶𝐷) = 1.142 𝑙𝑝𝑠
En el tramo (BC) transita el gasto que se consume en dicho tramo más el gasto que va
al tramo (CD)
𝑄𝑚𝑡(𝐵𝐶) = 𝑄𝑚 (𝐵𝐶) + 𝑄𝑚𝑡 (𝐶𝐷)
𝑄𝑚𝑡(𝐵𝐶) = 1.142 𝑙𝑝𝑠 + 1.827 𝑙𝑝𝑠 = 2.969 𝑙𝑝𝑠
Planta con caudales medios de transito
o Gasto de diseño (Qd): la hipótesis de análisis y diseño de la red de distribución será con
el QMH. ACUERUR (2002) propone la siguiente ecuación en porcentaje para
poblaciones hasta 5mil habitantes.
𝑄𝑀𝐻(%) = 500 ∗ (1 − 𝑝𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛/10.000)
𝑄𝑀𝐻(%) = 500 ∗ (1 −
5.000
10.000
) = 250%
Es decir, que el factor de variación de la hora de máximo consumo (K2), es 250%
𝑄𝑑(𝐶𝐷) = 𝐾2 ∗ 𝑄𝑚𝑡(𝐶𝐷)
𝑄𝑑(𝐶𝐷) = 250% ∗ 1.142 𝑙𝑝𝑠 = 2.855 ≅ 2.86 𝑙𝑝𝑠
TK
TK

4. EJEMPLO REDES RAMIFICADAS
ACUEDUCTOS Y CLOACAS-UNEFM
A
B
F
G
C
D
E
7.42 lps 14.28 lps 7.42 lps
2.86 lps
2.86 lps
2.29 lps
21.70 lps
Planta con caudales de diseño
ASIGNACIÓN DE DIÁMETRO
o Los diámetros se asignan en función del caudal de diseño a fin de cumplir con un diseño
económico y funcional, pudiendo utilizar la tabla de velocidades económicas de las
normas INOS. Arocha (1997) propone un ábaco para determinar el diámetro comercial,
también se puede iniciar colocando el diámetro mínimo.
Tabla 2. Velocidades económicas
DIÁMETRO Vmáx Qmáx
mm Pulg m/s lps
75 3" 0.70 3.05
100 4" 0.75 5.89
150 6" 0.80 14.14
200 8" 0.90 28.27
Fuente: INOS (citada por Arocha, 1997)
Para el tramo AB el caudal de diseño es 14.28 lps, entrando a la Tabla 2 le
corresponde un Ø200mm (8”). La diferencia entre el caudal de diseño de dicho tramo y
el caudal máximo (14.14 lps) permitido para el Ø150mm (6”) no es tan pronunciada,
por lo que se puede comenzar analizando ese tramo de la red con el Ø150mm (6”).
Para el tramo AF el caudal de diseño es 7.42 lps y entrando a la Tabla 2, se
presentan dos variantes, Ø150mm y Ø100mm. Se analizará inicialmente este tramo de
la red con Ø100mm.
De esa forma fueron asignados los diámetros a todos los tramos de la red en
estudio, para luego realizar los cálculos respectivos y análisis correspondiente de la red
de distribución.
TK

5. EJEMPLO REDES RAMIFICADAS
ACUEDUCTOS Y CLOACAS-UNEFM
Ø150mm
Ø100mm Ø150mm Ø100mm
Ø75mm
Ø75mm
Ø75mm
A
B
F
G
C
D
E
7.42 lps 14.28 lps 7.42 lps
2.86 lps
2.86 lps
2.29 lps
21.70 lps
Ø150mm
Ø100mm Ø150mm Ø100mm
Ø75mm
Ø75mm
Ø75mm
A
B
F
G
C
D
E
7.42 lps 14.28 lps 7.42 lps
2.86 lps
2.86 lps
2.29 lps
21.70 lps
Planta. Diámetros
PRESIONES
o Para determinar las pérdidas de carga en cada tramo, se utilizó la ecuación de Hazen-
Williams. El coeficiente de rugosidad del HFD (C=120), este coeficiente pudiera
disminuirse, ya que para el período de diseño el agua y otros factores han atacado la
tubería internamente aumentando su rugosidad.
852
.
1
87
.
4
852
.
1
10
*
*
*
10
*
2195688
.
1
Q
L
D
C
J  87
.
4
852
.
1
10
*
10
*
2195688
.
1
D
C


J: pérdida de carga (m); C: coeficiente de rugosidad; D: diámetro interno (mm); L:
longitud (m): Q: caudal de diseño (lps)
Planta. Diámetros y caudales de diseño
𝛼200𝑚𝑚 =
1.2195688 ∗ 1010
(1201.852 ∗ 2004.87)
= 0(4)
107
𝛼150𝑚𝑚 = 0(4)
434
𝛼100𝑚𝑚 = 0(3)
313
𝛼75𝑚𝑚 = 0(2)
127
𝐽𝑇𝐾−𝐴 = 0(4)
107 ∗ 500 ∗ 21.71.852
= 1.59 𝑚
TK
TK

6. EJEMPLO REDES RAMIFICADAS
ACUEDUCTOS Y CLOACAS-UNEFM
Luego se obtuvo la sumatoria de las pérdidas de cargas desde el tanque hasta cada
tramo.
𝛴𝐽𝐶𝐷 = 𝐽𝐶𝐷 + 𝐽𝐵𝐶 + 𝐽𝐴𝐵 + 𝐽𝑇𝐾−𝐴
𝛴𝐽𝐶𝐷 = 2.22𝑚 + 5.12𝑚 + 2.39𝑚 + 6.48𝑚 = 16.21𝑚
o Es indispensable conocer la presión estática (diferencia de cotas de terreno) entre el
Tanque (TK) y el nodo respectivo. Es de acotar, que la cota a tomar en cuenta en el TK
es referida a la mitad de la altura de agua en el TK.
𝑃𝐸𝐴 = (𝐶𝑇𝑇𝐾 + 𝐻/2𝑇𝐾) − 𝐶𝑇𝐴
𝑃𝐸𝐴 = 130𝑚 − 80𝑚 = 50𝑚
o Para luego obtener la presión dinámica en los nodos, como la diferencia entre la P.E y
las pérdidas de carga.
𝑃𝐷𝐴 = 𝑃. 𝐸𝐴 − 𝐽𝑇𝐾−𝐴
𝑃𝐷𝐴 = 50𝑚 − 1.59𝑚 = 48.41 𝑚
o La velocidad se calcula de la siguiente manera:
𝑉𝑇𝐾−𝐴 =
4 ∗ (0.0217 𝑚3
𝑠
⁄ )
𝜋 ∗ (0.15𝑚)2
= 1.22 𝑚/𝑠
Se va analizando la red hasta que cumpla con las presiones normas, así como las velocidades.
Hay autores y especialistas que recomiendan revisar las pérdidas unitarias y proponen algunos
rangos comerciales (5m/Km – 10m/Km)
Se presenta una variante del análisis realizado a la red de distribución ramificada en zona rural:
o Se observan que las presiones dinámicas en la mayoría de los tramos superan los
40m.c.a.
o Los diámetros asignados en los tramos son los mínimos para los caudales de diseño.
Por lo anterior, se debe colocar 1 válvula reductora de presión en la entrada de la red, calibrarla
para que las presiones máximas no estén tan cercano al máximo permitido.
o La velocidad está dentro del rango permitido, sin embargo el tramo BE con velocidad
0.52 m/s inferior a la velocidad mínima. Ese tramo tiene el diámetro mínimo por lo que
no se puede aumentar su velocidad, por lo que se aceptan estos valores.
Tramo
L
(m)
Qm
(lps)
Qt
(lps)
Qd
(lps)
Ø
(mm)
J
(m)
ΣJ
(m)
C.T
(m)
P.E
(m)
P.D
(m)
V
(m/s)
TK – A 500 - 8.68 21.70 150 6.48 6.48 80 50 43.52 1.22
A – B 400 1.827 5.71 14.28 150 2.39 8.87 80 50 41.13 0.81
B – E 200 0.914 0.914 2.29 75 1.18 10.05 80 50 39.95 0.52
B – C 400 1.827 2.969 7.42 100 5.12 13.99 70 60 46.01 0.94
C – D 250 1.142 1.142 2.86 75 2.22 16.21 80 50 33.79 0.64
A – F 400 1.827 2.969 7.42 100 5.12 11.60 62 68 56.40 0.94
F - G 250 1.142 1.142 2.86 75 2.22 13.82 62 68 54.18 0.64