RED_DE_DISTRIBUCION_DE_AGUA_RED_DE_DISTR - nataly De la cruz Rodriguez (1)

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FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
 
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
 
TEMA:
 
“RED DE DISTRIBUCION DE AGUA”
AUTORES:
 
∙ Rios Sanchez Junior Orlando
∙ Victorio Herrera César Germán
∙ Sosa Medina Kevin Jhampiers
∙ Rodriguez Ancachi Harold Daniel
∙ De la Cruz Rodríguez Nathaly 
CURSO:
INGENIERÍA SANITARIA
 
ASESOR:
 
CHIMBOTE - PERÚ
 
2023
Es el conjunto de tuberías de diferentes diámetros, válvulas, 
grifos y demás accesorios, cuyo origen está en el punto de 
entrada a la ciudad (final de la línea de aducción) y que se 
desarrolla por todas las calles, conduciendo al agua hasta la 
vivienda del poblador.
“AGUA POTABLE PARA POBLACIONES RURALES”, R. AGÜERO PITTMAN
RED DE DISTRIBUCION DE AGUA
La red está relacionada 
con el reservorio debido 
a que éste suministra el 
agua y condiciona la 
presión en la red 
(zonas de presión).
DOTACION
Consumo Doméstico 
Consumo Comercial 
Consumo Industrial 
Consumo Público
REQUERIMIENTO DE AGUA POTABLE
VARIACIONES HORARIAS
Coeficiente de Variación Diaria (K1) 
Coeficiente de Variación Horaria (K2)
Caudal medio (Qm)
Caudal Máximo Diario (Qd) PERIODO DE DISEÑO
Caudal Máximo Horario (Qh)
 POBLACION DE SERVICIO
PARAMETROS BASICOS DE DISEÑO
VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO
Volumen de Regulación Volumen de Reserva Volumen 
Contra incendio
Volumen de Funcionamiento del Sistema (rebombeo)
1. Población que no cuenta con servicio contra incendio:
2. Población que sí cuenta con servicio contra incendio:
Qmh = k2Qm 
Qmd + QIncendio 
ó Qmh
considerándose la situación más desfavorable.
Se calcula y verifica en la red:
1. VELOCIDAD EN LA 
TUBERÍA: Vmín = 0.60 m/s 
Vmáx = 3.0 m/s
CONSIDERACIONES BASICAS DE
DISEÑO
Dependiendo del REGLAMENTO, se consideran dos situaciones:
2. PRESIÓN Mínima: necesidades domésticas 15 m – Ocasiones 10 
m
Máxima: influye en el mantenimiento de la red – 50 m 
En el caso de piletas públicas, la presión dinámica mínima podrá 
reducirse a 3.50 m a la salida de la pileta.
3. Además se deben de considerar los DIAMETROS MINIMOS
especificados por los REGLAMENTOS.
SISTEMA MIXTO
SISTEMA 
ABIERTO
SISTEMA 
CERRADO
SISTEMAS DE DISTRIBUCION DEL AGUA 
POTABLE
1. SISTEMA ABIERTO O RAMIFICADO
2. SISTEMA CERRADO O EN MALLAS
3. SISTEMA MIXTO
PLANEAMIENTOPARA ELCALCULO DE
REDES DE DISTRIBUCION DE AGUA
I NFORMACI ON NECESARI A PARA EL DISEÑO
1. Plano Regulador / Desarrollo Urbano (zonificación, expansión 
urbana).
2. Plano Topográfico.
3. Sistema de agua potable si es que lo hubiese.
4. Planos actualizados de otros servicios públicos (telefonía, 
electricidad, alcantarillado, gas, etc).
5. Plano de pistas y veredas.
6. Estudio geotécnico, geológico, mecánica de suelos.
TUBERIA DE SUCCION EN BOMBAS CENTRIFUGAS, DE 
ACUERDO CON LA CARGA DE SUCCION, LONGITUD, 
TEMPERATURA DEL AGUA (<70ºC)
0.5 a 1.0
TUBERIAS DE DESCARGA EN BOMBAS 1.5 a 2.0
REDES DE DISTRIBUCION PARA AGUA POTABLE E
INDUSTRIAL
TUBERIAS PRINCIPALES 1 a 2
TUBERIAS LATERALES 0.5 a 0.7
TUBERIAS MUY LARGAS 1.5 a 3
TUBERÍAS EN INSTALACIONES HIDROELECTRICAS
CON TURBINAS
CON INCLINACION Y DIAMETRO PEQUEÑO 2 a 4
CON INCLINACION Y DIAMETRO GRANDE 3.6 a 8
HORIZONTALES Y GRAN LONGITUD 1 a 3
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[1] “ROHRHYDRAULIK”, H. RICHTER, 4 ed. Springer Verlag, Berlín-1962.
VELOCIDAD MEDIA MAS ECONOMICA EN TUBERIAS 
EN m/s
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∑Q = q
∑ h = 0
ANALISIS Y DISEÑO DE REDES 
HIDRAULICAS
ECUACIONES QUE GOBIERN AN EL PROBLEMA
1 . Ecuación de Continuidad: ECUACION DE NUDO:
2. Ecuación de Energía: ECUACION DE CI RCUITO: 
3 . Ecuación de Cant. de Mov.: PERDIDA DE EN ERGIA: h = KQn
METODOS DE AN ALISIS: Se conoce D, L, C ó k, q; se calcula Q y/ o h.
1 . Balance de Ecuación de Circuit o: MET. DE H. CROSS
Q
ΔQ =−
∑h
n∑ h
2 . Balance de Ecuación de N udo: MET. DE CORN I SH
h
Δh = −n 
∑Q − q
∑ Q
MET. DE N EW TON - RAPHSON ( Mc I lroy)3 . Balance Ecs. N udo y Circuit o: 
4 . Balance Ecs. N udo y Circuit o: 
5 . Balance Ecs. N udo y Circuito:
MET. DE LA TEORI A LI N EAL ( D. W ood)
MET. DEL GRADI EN TE HI DRAULI CO
( Ezio Todini & Enda O´ Connell)
OPTIMIZACION DE 
REDES HIDRALICAS 
CERRADAS
METODOS DE DISEÑO: Se conoce h o SUPERFICIE DE PRESION, L, C ó k, q, se calcula DOPTIMO y 
Q.
METODO DE A. TONG DQ = + SLe
1.85S( 
Le/Q)
LONGITUD 
EQUIVALENTE
(Le)CONCEPTO METODO DE V. RAMAN & S. RAMAN DQ = + S( Le/Q)
2.85S( Le/Q2)
DIAMETRO EQUIVALENTE METODO DE A. K. DEB & SARKAR
(De)
DQ = A’ - S( Dem/Q)
(0.381m – 1) S( Dem/Q2) (0.381m – 1) S( Dem/Q2)
OPTIMIZACION DE 
REDES HIDRALICAS 
ABIERTAS
METODO DE I-pai WU
Inicialmente desarrollado para sistemas de riego a
presión, Wu demostró que en una serie de n tuberías
con caudales laterales al final de cada una de ellas el
costo es mínimo cuando la línea de gradiente
hidráulica forma una curva cóncava hacia arriba con
una flecha del 15% en el centro con respecto a la
línea recta que une las cargas de energía al inicial y 
al final de la serie.
Diseño de la red, optimización, calibración de la red
existente y la generación de reglas de operación
necesarias para el control en tiempo real de la 
distribución de agua potable.
ALGORTIMO GENETICOS, REDES NEURONALES,…
EJEMPLO DE APLICACIÓN DE UN SISTEMA ABIERTO O 
RAMIFI CADOSe desea diseñar la red de distribución para una localidad de una 
población dispersa de densidad het erogénea, con una población fut ura 
de 1 ,1 2 5 habitantes, para un período de diseño de 2 0 años y una 
dotación de 9 0 l/ hab/ día ( K1 =1 .3 , K2 = 1 .5 ) . Considerar que las 
tuberías son de PVC.
“AGUA POTABLE PARA POBLACIONES RURALES
TRAMO
Nº DE HABITANTES DE LA
POBLACION FUTURA SERVIDA 
POR EL TRAMO
A - B 122
B - C 161
C - D 160
C - E 157
B - Rp 100
Rp - F 103
F - G 119
F - H 105
H - I 98
TOTAL 1,125
RED DE DISTRIBUCION ABIERTA
R : RESERVORIO
C.R. : CAMARA
ROMPE- 
PRESION
SISTEMA 
ABIERTO
EJEMPLO DE APLICACIÓN DE UN SISTEMA ABIERTO O 
RAMIFICADO
u
Q
mh 
Poblacion _ 
Futura
q =
86, 
400
Pob * 
DotQm =
Q
mh
= k2Qm
Consumo medio:
Consumo máximo horario:
Qmh =1.5*1.172=1.758 
l 
s
mQ s= 
1,125* 90 = 1.172 
l
86, 400
Caudal unitario:
1,12
5
u s * 
hab
q = 1.758 = 
0.0015627 l
Caudal por tramo: qtramo = qu * Nº _ habi tan tes _ por _ 
tramo
CALCULO DE LOS CAUDALES POR
TRAMO
TRAMO
Nº DE HABITANTES DE LA 
POBLACION FUTURA SERVIDA POR 
EL TRAMO
CAUDAL
POR TRAMO
(l/s)
A - B 122 0.191
B - C 161 0.252
C - D 160 0.250
C - E 157 0.245
B - Rp 100 0.156
Rp - F 103 0.161
F - G 119 0.186
F - H 105 0.164
H - I 98 0.153
TOTAL 1,125 1.758
qtramo = qu * N º _ habi tan tes _ por _ 
tramo
Ejem plo de cálculo
Tram o H- I : 0 .0 0 1 5 6 2 7 * 9 8 = 0 .1 5 3 …
EJEMPLO DE APLICACIÓN DE UN SISTEMA ABIERTO O 
RAMIFICADO 
TRAMO
(m)
CAUDAL (l/s) LONG
. (m)
DIAM.
(plg)
VELOC
(m/s)
PERDIDA CARGA COTA PIEZOMET.
(msnm)
COTA DEL
TERRENO
(msnm)
PRESION
(m)
TRAMO DISEÑO UNIT 
(%)
TRAMO
(m)
INICIAL FINAL INICIAL FINAL INICIAL FINAL
Res – A -- 1.758 60 1 ½ 1.542 72.9288 4.3757 2462.000 2457.624 2462.00 2443.00 0.00 14.62
A – B 0.191 1.758 125 1 ½ 1.542 72.9288 9.1161 2457.624 2448.508 2443.00 2432.00 14.62 16.51
B – C 0.252 0.747 97 1 ½ 0.655 14.9712 1.4522 2448.508 2447.056 2432.00 2430.00 16.51 17.06
C – D 0.250 0.250 67 1 0.493 14.2094 0.9520 2447.056 2446.104 2430.00 2424.00 17.06 22.10
C – E 0.245 0.245 105 1 0.484 13.6881 1.4373 2447.056 2445.619 2430.00 2432.00 17.06 11.62
B – Rp 0.156 0.820 109 1 ½ 0.719 17.7897 1.9391 2448.508 2446.569 2432.00 2412.00 16.51 32.57
Rp – F 0.161 0.664 98 1 ½ 0.582 12.0400 1.1799 2412.000 2410.820 2412.00 2392.00 0.00 18.82
F – G 0.186 0.186 86 1 0.367 8.2221 0.7071 2410.820 2410.113 2392.00 2369.00 18.82 41.11
F – H 0.164 0.317 100 1 0.626 22.0468 2.2047 2410.820 2408.615 2392.00 2385.00 18.82 23.62H - I 0.153 0.153 120 1 0.302 5.7288 0.6875 2408.615 2407.928 2385.00 2372.00 23.62 35.93
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RESUMEN DEL CALCULO HIDRAULICO DE LA RED DE DISTRIBUCION
SISTEMA RAMIFICADO
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PREDIMENSIONAMIENTO DE LOS
DIAMETROS
4Q
πV
D =Por Continuidad:
donde V es la velocidad óptima de Ritcher
TRAMO PRINCIPAL: Res-A, A- B, BC 
Q = 1.758 l/s
V = 1.5 m/s D = 0.039 m 11/2”
TRAMO SECUNDARIO: C-D, C- E
Q = 0.250 l/s, 0.245 l/s
V = 1.0 m/sD = 0.018 m 1” Mínimo
TRAMO PRINCIPAL: B-Rp
Q = 0.82 l/s
V = 1.5 m/s D = 0.026 m
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1”
11/2” Ok!
Ok!
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PREDIMENSIONAMIENTO DE LOS DIAMETROS 
...
TRAMO PRINCIPAL: F-G, F-H, H-I
TRAMO PRINCIPAL: Rp-F
Q = 0.664 l/s
V = 1.5 m/s D = 0.024 m
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1”
11/2” Ok!
1” Mínimo
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VELOCIDAD CALCULADA CON LOS DIAMETROS
COMERCIALES
4Q
π D2
V =Por Continuidad:
PENDIENTE DE LA LINEA DE ENERGIA
1.85Q ⎤
S = ⎡
⎣
⎢ 0.0004264CD2.63 
⎥
⎦
Por H&W:
C = 140 p
s
PERDIDA DE ENERGIA
h = 
SL
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Por definición:
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TI POS DE REDES DE DI STRI BUCI ON
1. REDES PRIMARIAS – TRONCALES – MATRICES - PRINCIPALES
- Son tuberías que conducen el agua hacia las redes secundarias.
- El dimensionamiento de hace mediante el CALCULO 
HIDRAULICO.
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2. REDES SECUNDARIAS – RELLENO – SERVICIO
- Forman la estructura básica del sistema y distribuyen el agua hacia 
las tomas domiciliarias.
- El dimensionamiento se realiza de acuerdo a datos experimentales y/o 
especificaciones técnicas.
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CLASIFICACION
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DE LAS REDES SECUNDARIAS
1. TIPO CONVENCIONAL
2. TIPO EN DOS PLANOS
3. TIPO EN BLOQUES
CONVENCIONAL
4. TIPO EN BLOQUE EN DOS
PLANOS
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PREDIMENSIONAMIENTO DE LA RED
PRINCIPAL
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Se deben de determinar los DIAMETROS de las tuberías.
Se considera que el consumo de agua es a través de los nudos.
CALCULO DE LOS CAUDALES DE INFLUENCIA DE LOS NUDOS
- Caudal por unidad de lote o conexión.
- Caudal por unidad de longitud – METODO DE LONGITUD TRIBUTARIA
- Caudal por unidad de área – METODOS DE AREAS
CALCULO DE LOS DIAMETROS TENTATIVOS DE LOS TRAMOS
- Método de la Velocidad
- Método de la Gradiente
- Método de la Pendiente Uniforme
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METODO DEL SECCIONAMIENTO
La red cerrada se convierte en una red abiert a ram ificada
debido al corte que se realiza en la red proyect ada en varios puntos determ 
inados, de t al m anera que el f luj o de agua sea en un solo sent ido y 
provenient e de un ram al principal.
1 3 4
5
698
2
1 3 4
5
698
2
I
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I 
I
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METODO DEL SECCIONAMIENTO 
En la red proyect ada se ident if ican los circuitos, los
cuales están form ados por t ram os num erados y que al 
seccionarse la red se calculan los caudales para cada
t ram o de la red abierta.
En un seccionam iento ideal, las presiones calculadas en los puntos 
de corte deben ser iguales; en la práct ica se tolera una diferencia 
m áxim a de 1 0 %con respect o al
valor de las presiones obtenidas para cada nudo. Si esto no se 
verifica, se deberán alterar convenientem ente los diám et ros de 
algunas tuberías o m odificar el
seccionam iento adoptado.
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METODO DE LONGITUDES TRIBUTARIAS
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METODO DE AREAS TRIBUTARIAS
Los caudales se concentran en los nudos en proporción al área tributaria del 
nudo con respecto al área de servicio total.
1 3 4
5
6
98
2
1 3 4
5
6
98
2
LI MI TE DEL AREA 
DE I NFLUENCI A REDMATRI Z
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METODO DE AREAS TRIBUTARI AS
1 3 4
5
6
98
2
q2
A AREA TOTAL
Para determinar las áreas tributarias se trazan mediatrices a las tuberías 
principales .
A2 AREA TRI BUTARI A 
DEL NUDO 2
NUDO AREA DE
I NFLUENCI A 
TRI BUTARI A
CAUDAL 
DE
I NFLUENCI A
1 A1 q 1
2 A2 q 2
3 A3 q 3
… … …
… … …
9 A9 q 9
TOTAL A QD
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qi = qu Ai
u Dq = Q
/ A
qi = CAUDAL DE I NFLUENCI A 
QD = CAUDAL DE DI SEÑO
q U = CAUDAL UNI TARI O 
Ai = AREA TRI BUTARI A A 
= AREA TOTAL
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CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Pasos básicos en el diseño:
0.6C
RED
= KRED Lq
2
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C
DIAMETRO 
= K
DIAM 
D
1. TRAZO DE LA RED
La red tiene economía de 
escala: si q se duplica,
CRED crece en 52%
2. DIAMETRO DE LA TUBERIA
3. CAUDAL DE DISEÑO
4. PRESION DE
DISEÑO
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CONEXIONES DE SERVICIO
Los sistem as de abastecim iento de agua prest an el servicio m ediant e 
pilet as públicas y/ o conexiones dom iciliarias.
En las localidades rurales se 
puede presentar el caso de pilet 
as, las que se
ubican en punt os
estratégicos dentro del 
centro poblado con la
finalidad de reducir la
dist ancia que debe recorrer el 
usuario.
Las conexiones
dom iciliarias que term inan en el 
interior de la vivienda son 
derivadas de las
tuberías secundarias. Este 
servicio es ut ilizado en las 
zonas urbanas.
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ACCESORIOS DE LA RED DE DISTRIBUCION
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VALVULAS
USOS:
1 . VALVULA DE CON TROL DE FLUJO
2 . VALVULA REDUCTORA DE PRESI ON
3 . VALVULA SOSTEN EDORA DE PRESI ON
4 . VALVULA ROMPEDORA DE PRESI ON
5 . VALVULA DE I MPEDI MI EN TO DE RETORNO DE FLUJO
TI POS DE VALVULAS HI DRAULI CAS
1 . DE PISTON
2 . DE MEMBRAN A
3 . DE DIAFRAGMA
4 . DE DISCO
5 . DE ASIEN TO
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VALVULAS DE REGULACION
VALVULAS REDUCTORAS DE
PRESION
VALVULAS MANTENEDORAS DE PRESION
VALVULAS LIMITADORAS DE CAUDAL