Implementación de programa DISRED para el diseño de redes interna

Desarrollar un programa, en Visual Basic Appliclation, VBA, con interfaz de Microsoft Excel al, capaz de hacer diseños y comprobación para redes internas de distribución de agua potable. El programa deberá permitir el ingreso de información de los aparatos conectados a la red al igual que las características de cada uno de ellos. Después de un proceso el programa deberá retornar los diámetros de cada uno de los tubos.

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TESIS DE PREGRADO 

 

DISEÑO E IMPLEMENTACION DEL PROGRAMA DISRED PARA EL 

DISEÑO DE REDES INTERNA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE. 

 

Daniel Vallejo Martelo 

 

 

 

Asesor: Juan G. Saldarriaga Valderrama 

 

 

 

 

 

 

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES 

FACULTAD DE INGENIERÍA 

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL 

PREGRADO EN INGENIERÍA CIVIL 

BOGOTÁ D.C. 

2012 

 

 

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Este proyecto es el fin a una etapa de mi vida y el inicio de otra. Quiero agradecer a todos 
los que me acompañaron en este camino.  

Quiero  agradecer  especialmente  a  Juan  Saldarriaga  quien  fue  la  persona  que  me  guió 
durante el proceso y elaboración de este proyecto.  

De igual manera quiero agradecer a Diego Páez cuya ayuda fue esencial en el desarrollo 
del mismo.  

Por último quiero agradecer a mi familia por el apoyo hacia mis estudios desde siempre.  

 

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Universidad de los Andes 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

 

Contenido 

Índice Diagramas de Flujo ..................................................................................................... iv

 

Índice Ecuaciones .................................................................................................................. iv

 

Índice de Tablas ...................................................................................................................... v

 

Índice de Gráficas .................................................................................................................. vi

 

1.

 

Introducción ................................................................................................................... 1

 

1.1

 

Objetivos .................................................................................................................. 2

 

1.1.1

 

Objetivo General ............................................................................................... 2

 

1.1.2

 

Objetivos específicos ........................................................................................ 2

 

2

 

Antecedentes .................................................................................................................. 4

 

2.1

 

Principios básicos ..................................................................................................... 4

 

2.2

 

Cálculo de los parámetros ....................................................................................... 7

 

2.2.1

 

Métodos tradicionales ...................................................................................... 7

 

2.2.2

 

Métodos modernos ........................................................................................ 14

 

2.3

 

RIDAPS (CIACUA,2011) ........................................................................................... 16

 

2.3.1

 

Parámetros de entrada ................................................................................... 16

 

2.3.2

 

Proceso de Diseño .......................................................................................... 17

 

2.3.3

 

Deficiencias ..................................................................................................... 17

 

2.4

 

Metodología de María Fernanda Acero (Acero, 2009) .......................................... 18

 

2.5

 

Metodología propuesta por Diego Páez ................................................................ 19

 

2.5.1

 

Parámetros de diseño ..................................................................................... 20

 

2.5.2

 

Determinación del caudal de diseño .............................................................. 20

 

3

 

Elaboración de un nuevo Software .............................................................................. 23

 

3.1

 

Parámetros de entrada .......................................................................................... 23

 

3.1.1

 

Topología ........................................................................................................ 23

 

3.1.2

 

Curvas de Aparatos ......................................................................................... 26

 

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Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

ii 

 

3.1.3

 

Parámetros de diseño generales .................................................................... 32

 

3.1.4

 

Parámetros de diseño específicos .................................................................. 33

 

3.2

 

Organización de la información ............................................................................. 37

 

3.3

 

Determinación del caudal ...................................................................................... 37

 

3.3.1

 

Calculo de la LGH ............................................................................................ 38

 

3.3.2

 

Cálculo de aparatos aguas abajo .................................................................... 43

 

3.3.3

 

Probabilidad .................................................................................................... 43

 

3.3.4

 

Caudales.......................................................................................................... 53

 

3.4

 

Determinación del diámetro .................................................................................. 56

 

3.4.1

 

Redondeo ....................................................................................................... 60

 

4.

 

Casos de estudio ........................................................................................................... 62

 

4.1

 

Caso de estudio 1. Red Oasis IV ............................................................................. 62

 

4.1.1

 

La red .............................................................................................................. 62

 

4.1.2

 

Resultados ...................................................................................................... 63

 

4.1.3

 

Comprobaciones. ............................................................................................ 66

 

4.2

 

Caso de Estudio 2. Red Apto 1 ............................................................................... 71

 

4.2.1

 

La Red ............................................................................................................. 71

 

4.2.2

 

Resultados ...................................................................................................... 73

 

4.2.3

 

Comprobaciones ............................................................................................. 75

 

4.3

 

Caso de estudio 3. Apto 2 ...................................................................................... 80

 

4.3.1

 

La red .............................................................................................................. 80

 

4.3.2

 

Resultados ...................................................................................................... 82

 

4.3.3

 

Comprobación ................................................................................................ 84

 

4.4

 

Caso de estudio 4. Apto 3 ...................................................................................... 85

 

4.4.1

 

La red .............................................................................................................. 85

 

4.4.2

 

Resultados ...................................................................................................... 87

 

4.4.3

 

Comprobaciones ............................................................................................. 90

 

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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

iii 

 

4.5

 

Tiempos .................................................................................................................. 94

 

5

 

Conclusiones ................................................................................................................. 97

 

5.1

 

Conclusiones sobre DisRed .................................................................................... 97

 

5.2

 

Conclusiones de los Resultados ............................................................................. 98

 

6.

 

Recomendaciones......................................................................................................... 99

 

Bibliografía .......................................................................................................................... 100

 

7.

 

Anexos ........................................................................................................................ 102

 

7.1

 

Anexo 1. Manual de Uso ...................................................................................... 102

 

Diseñar ........................................................................................................................ 104

 

Sección 1 ..................................................................................................................... 106

 

Sección 2 ..................................................................................................................... 107

 

 

 

 

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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

iv 

 

Índice Diagramas de Flujo 

Diagrama de Flujo 1. ............................................................................................................. 41

 

Diagrama de Flujo 2. ............................................................................................................. 42

 

Diagrama de Flujo 3. Ecuación 10. ....................................................................................... 49

 

Diagrama de Flujo 4. Parte 1 Ecuación de 11. ...................................................................... 51

 

Diagrama de Flujo 5. Parte 2 Ecuación 11. ........................................................................... 52

 

Diagrama de Flujo 6. Cálculo de Estado de diseño............................................................... 54

 

Diagrama de Flujo 7. Cálculo probabilidades aparatos. ....................................................... 55

 

Diagrama de Flujo 8. Cálculo del diámetro. D.F. 5ª. (Saldarriaga, 2007). ............................ 58

 

Diagrama de Flujo 9. Cálculo del factor de fricción. D.F. 2ª (Saldarriaga, 2007). ................ 59

 

 

Índice Ecuaciones 

Ecuación 1 ............................................................................................................................... 4

 

Ecuación 2 ............................................................................................................................... 5

 

Ecuación 3 ............................................................................................................................... 5

 

Ecuación 4 ............................................................................................................................... 6

 

Ecuación 5 ............................................................................................................................... 6

 

Ecuación 6 ............................................................................................................................... 9

 

Ecuación 7 ............................................................................................................................... 9

 

Ecuación 8 ............................................................................................................................... 9

 

Ecuación 9 ............................................................................................................................. 11

 

Ecuación 10 ........................................................................................................................... 21

 

Ecuación 11.b ........................................................................................................................ 22

 

Ecuación 12 ........................................................................................................................... 38

 

Ecuación 13 ........................................................................................................................... 39

 

Ecuación 14 ........................................................................................................................... 43

 

Ecuación 15 ........................................................................................................................... 45

 

Ecuación 16 ........................................................................................................................... 53

 

Ecuación 17 ........................................................................................................................... 56

 

Ecuación 18 ........................................................................................................................... 57

 

 

 

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

 

Índice de Tablas 

Tabla 3-1. Tabla del análisis de sensibilidad. ........................................................................ 32

 

Tabla  3-2  Datos  para  la  frecuencia,  duración  e  intensidad  para  diferentes  tipos  de 
aparatos. (Blokker E. , 2010)................................................................................................. 36

 

Tabla 3- 3. Estados con sus probabilidades. Ejemplo. .......................................................... 46

 

Tabla 3- 4. Probabilidades en uso y no uso para los estados. Ejemplo. ............................... 46

 

Tabla 3- 5 Probabilidad acumulada para encontrar el estado de diseño. Ejemplo. ............ 47

 

 

Tabla 4-1 Escenario B. Oasis IV. ............................................................................................ 68

 

Tabla 4-2. Escenario A. Oasis IV. ........................................................................................... 68

 

Tabla 4-3. Escenario D. Oasis IV............................................................................................ 68

 

Tabla 4-4. Escenario C. Oasis IV. ........................................................................................... 68

 

Tabla 4-5. Escenario E. Oasis IV. ........................................................................................... 68

 

Tabla 4-6. Escenario E. Oasis IV. ........................................................................................... 68

 

Tabla 4-7. Escenarios comprobaciones de diseño red Oasis IV. .......................................... 69

 

Tabla 4-8. Tabla de resultados para los diferentes escenarios. Oasis IV ............................. 69

 

Tabla 4-9. Tabla de costos Oasis IV. ..................................................................................... 70

 

Tabla 4-10. Escenario A. Apto 1. ........................................................................................... 76

 

Tabla 4-11. Escenario C. Apto 1. ........................................................................................... 77

 

Tabla 4-12. Escenario B. Apto 1. ........................................................................................... 77

 

Tabla 4-13. Escenario E. Apto 1. ........................................................................................... 77

 

Tabla 4-14. Escenario D. Apto 1............................................................................................ 77

 

Tabla 4-15. Escenarios de comprobación de diseño para la red Apto 1. ............................. 78

 

Tabla 4-16. Resultados para los diseños de los dos programas. Red apto 1. ...................... 78

 

Tabla 4- 17. Tabla de costos red Apto 1. .............................................................................. 79

 

Tabla 4- 18. Tabla de Costos red Apto 2. .............................................................................. 85

 

Tabla 4-19. Escenario A. Apto 3. ........................................................................................... 90

 

Tabla 4-20. Escenario C. Apto 3. ........................................................................................... 91

 

Tabla 4-21. Escenario B. Apto 3. ........................................................................................... 91

 

Tabla 4-22. Escenario D. Apto 3............................................................................................ 91

 

Tabla 4-23. Escenario de comprobación para la red Apto 3. ............................................... 92

 

Tabla 4- 24. Resultados de la comprobaciones de diseño. Apto 3....................................... 92

 

Tabla 4-25. Tabla de costos red Apto 3. ............................................................................... 93

 

Tabla 4- 26. Tiempos de demora de cálculo para cada red ................................................. 95

 

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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

vi 

 

 

Índice de Gráficas 

Gráfica 3- 1 Presión vs Caudal para una teleducha (Acero, 2009). ...................................... 26

 

Gráfica 3- 2. Presión vs caudal para diferentes aperturas. .................................................. 27

 

Gráfica 3- 3 Curva única ........................................................................................................ 28

 

Gráfica 3-4. Presión vs Caudal para lavamanos Monocontrol. ............................................ 29

 

Gráfica 3-5. Curva única con 10 valores para lavamanos Monocontrol. ............................. 30

 

Gráfica 3-6. Curva única con 2 valores para lavamanos Monocontrol. ............................... 31

 

Gráfica 3-7. Distribución de porcentajes de  usos para un lavamanos (Páez, 2011). .......... 34

 

Gráfica 3-8. Frecuencias de uso horarias para un lavamanos (Páez, 2011). ........................ 35

 

Gráfica 3- 9. Relación diámetro vs costo para tuberías de 1M de longitud ......................... 61

 

 

Gráfica  4-1.  Comparación  de  número  de  tuberías  utilizadas  por  cada  uno  de  los  diseños 
para OASIS IV. ....................................................................................................................... 70

 

Gráfica 4- 2. Costos Red Oasis IV. ......................................................................................... 71

 

Gráfica  4-3.  Comparación  de  número  de  tuberías  utilizadas  por  cada  uno  de  los  diseños 
para Apto 1. .......................................................................................................................... 79

 

Gráfica 4- 4. Costos red Apto 1. ............................................................................................ 80

 

Gráfica 4- 5. Comparación de número de tuberías utilizadas por cada uno de los diseños 
para Apto 2. .......................................................................................................................... 84

 

Gráfica 4- 6. Gráfica de costos red Apto 2. ........................................................................... 85

 

Gráfica 4- 7. Comparación de número de tuberías utilizadas por cada uno de los diseños 
para Apto 3. .......................................................................................................................... 93

 

Gráfica 4-8. Costos red Apto 3. ............................................................................................. 94

 

Gráfica 4- 9. Gráfica de  # tubos vs tiempo para DisRed ...................................................... 95

 

 

 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

 

1.  Introducción 

 

Las redes internas de distribución de agua potable (RIDAP) son el último segmento  de una 
red  de  distribución  de  agua  potable  (RDAP).  Estas  se  encuentran  en  el  interior  de  las 
edificaciones y son las encargadas de transportar la cantidad de agua necesaria desde la 
red  matriz  hasta  los  diferentes  aparatos  como  los  son  los  inodoros,  lavamanos,  entre 
otros. El correcto funcionamiento de cada uno de estos aparatos es de  gran importancia 
para la comodidad de los usuarios que los utilizan, sin embargo estos aparatos no siempre 
funcionan de forma adecuada. 

Aunque desde hace muchos años se utilizan redes internas, nunca se han podido realizar 
diseños suficientemente precisos y es por esto que en algunas ocasiones las RIDAPs fallan.  
Antes de la construcción de una red se debe hacer un proceso de diseño para así poder 
determinar los diámetros de cada uno de los tubos que la conforman y es en este proceso 
donde queda mucho por progresar.  

Desde  hace  mucho  tiempo  se  han  venido  desarrollando  una  gran  cantidad  de 
metodologías  para  el  diseño  de  RDAPs;estas  han  ido  avanzando  significativamente  al 
punto en el que se puede decir que en la actualidad el diseño de redes de distribución de 
agua potable es un problema resuelto, (Saldarriaga, 2007); sin embargo, para las RIDAPs 
no se puede afirmar lo mismo. Debido a que las metodologías utilizadas para diseñar las 
RDAPs  han  demostrado  ser  exitosas,  se  han  venido  implementando  las  mismas 
metodologías en el diseño de las RIDAPs- 

A diferencia de las RDAPs, las RIDAPs tienen un alto nivel de incertidumbre en el momento 
de  determinar  los  caudales  de  diseño  en  las  tuberías  lo  que  hace  que  a  través  de  los 
procesos de diseño conocidos no se obtengan resultados del todo acertados.  

Con  la  finalidad  de  poder  llegar  a  un  proceso  de  diseño  optimizado  de  RIDAPs  se  debe 
reducir  el  nivel  de  incertidumbre  en  las  variables,  motivo  por  el  cual  se  han  venido 
desarrollando  varias  investigaciones.  Utilizando  estas  investigaciones  se  produjo  una 
nueva metodología de diseño, específicamente para RIDAPs (Páez, 2011), metodología en 
la cual se basa este trabajo para poder desarrollar un software capaz de diseñar las redes 
ya nombradas.  

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Universidad de los Andes 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

 

En este trabajo se presenta una descripción detallada del software desarrollado, así como 
de sus supuestos, metodologías, resultados y forma de utilización. Los resultados de este 
software han demostrado ser óptimos hidráulica y económicamente y es por esto que  se 
recomienda para futuros diseños de RIDAPs.  

1.1  Objetivos 

1.1.1  Objetivo General 

 

Desarrollar un programa, en Visual Basic Appliclation, VBA, con interfaz de Microsoft Excel 
al,  capaz  de  hacer  diseños  y  comprobación  para  redes  internas  de  distribución  de  agua 
potable.  El  programa  deberá  permitir  el  ingreso  de  información  de  los  aparatos 
conectados  a  la  red  al  igual  que  las  características  de  cada  uno  de  ellos.  Después  de un 
proceso el programa deberá retornar los diámetros de cada uno de los tubos.  

 

1.1.2  Objetivos específicos 

 

 

Para  cumplir  con  el  objetivo  general  del  proyecto  se  debió  cumplir  con  otros 
objetivos los cuales se nombran a continuación:  

 

El  programa  desarrollado  debe  tener  la  capacidad  de  leer  archivos  provenientes 
del  programa  Epanet  (Rossman,  2000),  los  cuales  se  reconocen  por  su  extensión 
.in.,  Cabe  aclarar  que  el  programa  REDES(CIACUA,  2006),  desarrollado  por  la 
Universidad de los Andes, tiene la capacidad de exportar este tipo de archivos.  

 

El  programa  debe  ser  capaz  de  analizar  el  archivo  de  entrada  para  así  poder 
organizar la red de manera idéntica a como ésta se ha planteado en el programa 
antecesor.  

 

El  programa  deberá  tener  una  base  de  datos,  previamente  definida,  con  los 
diferentes estilos de aparatos junto con su determinada información de presiones 
contra caudales para así poder determinar el caudal de diseño en cada uno de los 
aparatos.  

 

El  programa  debe  tener  la  capacidad  de  leer  los  parámetros  ingresados  por  el 
usuario los cuales son: el estilo de aparato en cada nodo de demanda, duración de 

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

 

un  uso  promedio  y  la  frecuencia  de  uso  de  cada  uno  de  los  aparatos.  Con  estos 
datos se realizarán todos los cálculos necesarios para el diseño.  

 

Con  la  finalidad  de  comprobar  el  correcto  funcionamiento  del  programa 
desarrollado  se  deben  hacer  comprobaciones  de  diseño  y  compararlas  con  los 
resultados obtenidos por otro programa de diseño.  

 

 

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

 

2  Antecedentes 

 

El proceso de diseño de una red trata principalmente de determinar el diámetro de cada 
una de las tuberías que conforman la red de forma tal que ella cumpla con las presiones 
mínimas  en  cada uno de  los  nodos.  Sin embargo  existe un problema  en  el  momento  de 
determinar el diámetro ya que no se conocen todas las variables en el momento de iniciar 
el diseño.  

A  continuación  se  presentan  los  antecedentes  que  debieron  ocurrir  para  poder  llegar  a 
tener un programa capaz de calcular estas variables y así los diámetros de la tuberías.  

 

2.1  Principios básicos 

 

En el siglo XIX se llevaron a cabo investigaciones con la finalidad de poder comprender el 
comportamiento de los fluidos en las tuberías y así poder hacer mejores diseños de redes. 
Ya se tenía conocimiento que a medida que el fluido avanzaba por las tuberías este perdía 
energía y esto quedó expresado en la ecuación de Haggen-Poiseuille. 

   

  

 

   

  

 

  

 

 

 

 

 

Ecuación 1 

donde, 

                                      

 

    

                               

                                           

 

  

                                   

 

   

                                            

                                                                    

 

                               

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

 

En esta ecuación se puede observar como existe una relación entre el caudal y el cambio 
de la altura piezométrica en la tubería (Δh). Sin embargo no se tenía claridad en la manera 
de calcular ese cambio de altura, se sabía que se debía a las pérdidas por fricción en las 
tuberías pero no se había llegado a una ecuación capaz de cuantificar estas pérdidas.  

 Fue  en  ese  mismo  siglo  cuando  el  ingeniero  Henry  Darcy  junto  con  el  ingeniero  Julios 
Weisbach publicaron una ecuación a través de la cual se hacía posible calcular las pérdidas 
de fricción que se obtenían en una tubería.  

 

 

   

 

 

 

 

  

 

 

 

 

Ecuación 2 

donde, 

 

 

                                          

                                     

                                                    

 

La Ecuación 2 es conocida como la ecuación de Darcy-Weisbach. Esta ecuación describía 
de  manera  exacta  las  pérdidas  por  fricción  y  como  se  puede  observar,  dependen 
inversamente del diámetro. Pareciese que por medio de esta ecuación ya se podría llegar 
a  hacer los diseños  pues  se  tiene  como incógnita  el diámetro;  sin embargo  es necesario 
calcular el valor de f antes de continuar.  

A  partir  dela  Ecuación  2  y  basándose  en  la  ecuación  de  Haggen-Poiseuille  (Ecuación  1), 
Weisbach logró encontrar una ecuación que expresara el valor del factor de fricción para 
flujos laminares.  

   

  
  

 

 

 

 

 

Ecuación 3

 

donde, 

                                (

       

 

                                

 

     

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

 

Esta ecuación era de fácil implementación y ayudaba a resolver el problema; sin embargo 
no todos los flujos tenían comportamiento laminar lo que implicaba que no se podía tener 
conocimiento del factor de fricción para todos los tipos de fluido.  

Los estudios continuaron y no fue sino hasta alrededor de 1937 cuando los investigadores 
ingleses C. F. Colebrook  y C. M. White publicaron una ecuación capaz de dar solución al 
problema de la ecuación de Darcy-Weisbach. Basándose en los estudios de Prandlt y Von 
Kármán  y  los  diagramas  de  Moody  y  Nikuradse  lograron  llegar  a  una  ecuación  que 
permitía encontrar el valor del factor de fricción para todo tipo de flujo turbulento.  

 

√ 

       

  

(

 

 

    

 

    

  √ 

)

 

 

 

Ecuación 4 

Aunque  la  ecuación  obtenida  era  físicamente  basada  y  permitía  obtener  valores exactos 
para el factor de fricción, resultó ser inútil para la época. La ecuación que plantearon era 
implícita, es  decir  que no  era posible despejarla  para  f  lo  que  implicaba  la  utilización de 
métodos  numéricos  para  llegar  a  una  solución.  Para  esta  época  las  limitaciones 
tecnológicas  hacían  que  este  proceso  fuera  largo  y  tedioso  por  lo  que  se  terminó  por 
renunciar a esta ecuación y se optó por utilizar ecuaciones menos exactas, empíricas, pero 
de mayor facilidad de cálculo; entre ellas la ecuación de Hazen-William.  

La ecuación de Hazen-William surgió como solución alternativa para el cálculo del factor 
de fricción.  

   

      

 

  

     

 

     

 

    

  

    

 

 

 

 

Ecuación 5 

donde, 

 

  

                                 

 

Aunque  esta  ecuación  tuviera  exponentes  difíciles,  resultaba  mucha  más  fácil  de  utilizar 
que  la  Ecuación

  4

.  En  un  principio  se  definieron  3  condiciones  para  el  correcto 

funcionamiento de la Ecuación

 5

 

 

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

 

1.  El agua debe estar a temperatura normal 
2.  El agua no debe moverse con velocidades mayores a        
3.  El diámetro de la tuberías debe ser superior a 75 mm 

En gran cantidad de las tuberías estas 3 condiciones no se cumplen lo cual implica que la 
ecuación no es válida y se generan errores grandes que conllevan a malos diseños en las 
RIDAPs.  

En la actualidad debido a las herramientas de  cálculo modernas, resolver la ecuación de 
Colebrook-White  es  realmente  sencillo  lo  que  hace  que  sea  absolutamente  injustificado 
utilizar la ecuación empírica de Hazen-William pues se generarían errores absolutamente 
innecesarios.El  programa  desarrollado  en  este  trabajo  sólo  utiliza  la  ecuación  de 
Colebrook-White  en  combinación  con  la  Darcy-Weisbach  para  el  cálculo  de  las  pérdidas 
por fricción.  

2.2  Cálculo de los parámetros 

 

Para  poder  hacer  los  diseños  de  las  RIDAPs  se  debe  tener  pleno  conocimiento  sobre  el 
caudal que circulará por cada una de las tuberías. Debido a que en la RIDAPs no se tiene el 
mismo  caudal durante todo  el tiempo,  pues  los aparatos  no  están  en  usosimultaneo,  se 
debe estimar el caudal máximo para un determinado periodo de tiempo; es por esto que 
se han desarrollado varios métodos para calcular la demanda en la red.  

 

2.2.1  Métodos tradicionales 

 

2.2.1.1 

 Método Británico  

 

El  Método  Británico  consiste  en  identificar  cuáles  y  cuanto  son  los  lugares  de  consumo 
que va a tener a red.Basándose en la Tabla 2- 1se puede obtener el caudal para cada uno 
de los lugares de consumo.  (Díaz Sosa, 1991) 

 

 

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

 

Lugares de 

consumo 

Demanda 

 

l/min 

Baño Privado 

18,93 

Baño Público 

30,28 

Lavadero 

15,14 

Lavamanos 

7,57 

Ducha 

15,14 

Regadera 4'' 

30,28 

Regadera 6'' 

75,00 

Tabla 2- 1Caudales para diferentes lugares de consumo (Acero, 2009). 

Después de obtener el valor del caudal demandado se procede a la Tabla 2- 2 para calcular 
la demanda máxima probable. 

Gasto 

Total 

Demanda 

Probable 

Gasto 

Total 

Demanda 

Probable 

l/min 

l/min 

l/min 

l/min 

Hasta 12 

100% del 

máximo  

probable 

318 

147,6 

53 

49,2 

405 

159 

60,6 

54,9 

465,6 

170,3 

68,1 

60,6 

537,5 

181,7 

75,7 

66,2 

617 

196,8 

87,1 

71,9 

711,7 

212 

98,4 

77,6 

817,6 

230,9 

113,6 

85,2 

938,8 

246,1 

132,5 

90,8 

1082,8 

268,8 

151,4 

98,4 

1245,4 

291,5 

174,1 

106,0 

1430,9 

321,8 

200,6 

113,6 

1646,6 

359,6 

230,9 

121,1 

1892,7 

393,7 

268,8 

128,7 

Más de 

1892,7 

20% del máximo 

probable 

306,6 

140,1 

 

 

Tabla 2- 2 Descargas simultaneas para lugares de consumo(Acero, 2009). 

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

 

Una  vez  se  tiene  el  caudal  se  puede  pasar  a  calcular  el  diámetro  para  cada  uno  de  las 
tuberías.  

2.2.1.2 

Método Alemán de la raíz cuadrada  

 

El  Método  Alemán  de  la  raíz  cuadrada  es  otro  método  para  la  determinación  de  la 
demanda  de  agua  en  el  sistema.  Este  consiste  en  calcular  el  caudal  basándose  en  la 
relación del aparato con respecto a una llave de 3/8’’ con caudal de 0,25 L/s; la ecuación 
es la siguiente:  

         √ 

 

 

 

   

 

 

 

       

 

 

 

    

 

 

 

 

Ecuación 6 

 

donde, 

                      

 

    

 

 

                                                  

                                      

                    

El factor de carga se encuentramediante la relación del caudal de cada estilo de aparato 
con el caudal de la llave 3/8’’. (Díaz Sosa, 1991) 

2.2.1.3 

 Método Racional o Español 

 

El  Método  Racional  es  otro  método  para  el  cálculo  del  caudal  de  diseño,  para  esto  se 
definen dos ecuaciones:  

 

 

 

 

√     

 

 

 

 

 

Ecuación 7

 

 

 

 

    

        

 

 

 

 

 

Ecuación 8

 

 

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

10 

 

donde, 

 

 

                               

                       

 

 

                                   

                        

Como es común en todos los métodos, el método racional tiene sus propios caudales de 
diseño los cuales se presentan en la Tabla 2-3(Roca Suárez & Carratalá Fuentes, 2002). 

 

Aparato 

Presión 

Presión 

 

l/s 

     

 

 

m.c.a 

Sanitario de 
tanque 

0,1 

0,35 

3,5 

Ducha 

0,2 

1,00 

10 

Lavadero 

0,2 

0,35 

3,5 

Lavadora 

0,2 

Lavaplatos 

0,2 

Llave exterior 

0,25 

Fregadero 

0,2 

0,35 

3,5 

Bidet 

0,1 

0,35 

3,5 

Bañera 

0,3 

10 

Tabla 2-3 Caudales y presiones para el método racional. 

2.2.1.4 

Método de Hunter 

 

El Método de Hunter para el diseño de RIDAPs ha sido muy utilizado desde su publicación 
en 1932. La razón por la cual este método fue tan exitoso es que considera la opción de 
que no todos los aparatos estén en funcionamiento en  simultáneamente. Este raciocinio 
es mucho más cercano a la realidad lo que hace que la metodología de Hunter sea mucho 
más real y acertada.  

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Proyecto de grado 

11 

 

Para calcular la probabilidad de que un aparto de encuentre en uso se utiliza la siguiente 
ecuación donde  

    

 es la probabilidad de que haya r aparatos en uso en un sistema de 

un total de NU aparatos conectados.  

 

 

    

  ∑

(  

 

)  

 

       

    

  

     

   

 

Ecuación 9

 

 

donde, 

                                                       

 

Ahora  con  la  finalidad  de  poder  determinar  el  caudal  que  demandará  cada  uno  de  los 
aparatos  una  vez  esté  en  uso,  se presenta  en  la  siguiente  tabla  varios tipos  de  aparatos 
con las demandas en “Unidades” de Hunter.  

 

 

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

12 

 

 

Aparato 

Tipo de 

Uso 

Tipo de 

Suministro 

Unidades de Aparato 

Total 

Agua Fría  Agua Caliente 

Sanitario 

P

ú

b

lico

 

Fluxómetro 

10,00 

10,00 

Sanitario 

Tanque 

5,00 

5,00 

Orinal 
Pedestal 

Fluxómetro 1'' 

10,00 

10,00 

Orinal Pared 

Fluxómetro 3/4'' 

5,00 

5,00 

Lavamanos 

1,50 

1,50 

2,00 

Tina 

3,00 

3,00 

4,00 

Regadera 
Ducha 

Mezclador 

3,00 

3,00 

4,00 

Lavaplatos 

Mezclador 

3,00 

3,00 

4,00 

Sanitario 

P

rivad

o

 

Fluxómetro 

6,00 

6,00 

Sanitario 

Tanque 

4,00 

3,00 

Lavamanos 

Mezclador 

0,75 

0,75 

1,00 

Tina 

Mezclador 

1,50 

1,50 

2,00 

Regadera 
Ducha 

Mezclador 

1,50 

1,50 

2,00 

Grupo 

de 

Baño 

Sanitario 

Fluxómetro 

6,75 

2,25 

8,00 

Grupo 

de 

Baño 

Sanitario Tanque 

4,50 

2,25 

6,00 

Lavaplatos 

Mezclador 

1,50 

1,50 

2,00 

Lavadora 

2,25 

2,25 

3,00 

Tabla 2-4 Unidades de consumo para estilo de aparato (González 2010) 

 

Para asignar el caudal de diseño a cada uno de los aparatos se debe utilizar una tabla de 
conversión de “Unidades” a l/s. Para este caso se presenta la tabla de conversión para el 
caso colombiano:  

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Proyecto de grado 

13 

 

 

Tabla 2-5Conversión de “Unidades” a l/s para el caso Hunter Colombia (Castro, Garzon , & Ortiz , 2006). 

Una  vez  se  haya  obtenido  el  caudal  de  diseño  para  cada  uno  de  los  aparatos  se  debe 
proceder  a  calcular  el  caudal  de  diseño  para  cada  una de  la  tuberías.  Para  esto  se  debe 
cumplir  que  el  escenario  de  diseño  no  debe  ser  superado  por  más  del  1%  del  total  del 
tiempo.  

 

 

 

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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

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14 

 

2.2.2  Métodos modernos 

 

2.2.2.1 

Métodos de pulsos para la demanda de agua 

 

En los métodos nombrados anteriormente se supone que la demanda de agua esigual a lo 
largo  de  todo  el  día,  lo  cual  no  es  cierto.  Para  poder  dar  solución  a  este  problema  se 
empezaron a utilizar los Pulsos Rectangulares de Poisson (PRP) y los Pulsos Rectangulares 
de  Nayman-Scott  (NSRP)  los  cuales  permiten  discretizar  las  demandas  y  así  definir 
mayores demandas en diferentes momentos del día.  

PRP (Pulsos Rectangulares de Poisson) 

Para  poder  determinar  el  caudal  demandado  por  cada  aparato  se  debe  tener 
conocimiento de dos variables. En primer lugar está la intensidad, X, es decir la frecuencia 
con  la  que  se  le  da  uso  al  aparato.  Esta  variable  es  importante  ya  que  no  es  igual  el 
consumo de un lavamanos, que se usa varias veces, al de una manguera de jardín que se 
usa una vez a la semana.  

La segunda variable es la duración, W. Esta variable es también de gran importancia para 
determinar el caudal que requiere determinado aparato. Por ejemplo el consumo de agua 
será  muy  diferente  entre  una  tina  y  una  regadera  ya  que  las  duraciones  de  uso  son 
diferentes.  

Teniendo  estas  dos  variables  se  construyen  los  Pulsos  que  no  son  nada  diferente  a 
recuadros gráficos cuya dimensión en el eje horizontal es la duración y la dimensión en el 
eje verticales la intensidad. A continuación se presenta un esquema de varios pulsos para 
aparatos de consumo.  

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15 

 

 

Gráfica2-1 Ilustración de los Pulsos Rectangulares de Poisson (PRP) (Arandita Perez, Uber, Boccelli, Janke, Hartman, & 

Lee, 2010). 

En el anterior diagrama cada pulso (recuadro) representaría un aparato diferente.  Tanto 
la  duración  como  la  intensidad  se  deben  determinar  de  manera  probabilística  y  para 
determinar  el  volumen  de  agua  demandado  por  cada  uno  de  los  aparatos  no  sería  más 
que  encontrar  el  área  de  cada  pulso.  En  otras  palabras,  para  determinar  el  volumen  de 
agua demandado no es más de multiplicar X*W, para cada uno de los aparatos. Por último 
la suma de todos estos volúmenes sería el caudal de diseño del sistema.  

NRSP (Neyman-Scott Regular Pulse) 

La idea de los pulsos creados por Neyman-Scoot es, igual que los de Poisson, discretizar la 
demanda  a  lo  largo  del  tiempo;  sin  embargo  Neyman  y  Scott  le  hicieron  ciertas 
modificaciones  que  aumentan  la  realidad  de  los  parámetros  los  cuales  se  presentan  a 
continuación: (Diaz-Granados, 2010) 

 

Los eventos ocurren en grupos  

 

La llegada de eventos es gobernada por un proceso de Poisson con parámetro λ 

 

El tiempo entre llegadas de eventos responde a una distribución exponencial con 
parámetro λ 
 

Debido a que los parámetros de llegada pueden varían dependiendo del momento del día, 
se  sugiere  determinar  los  valores  de  λ  para  cada  una  de  las  24  horas  del  día. 
(CIACUA,2011) 

 

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2.3  RIDAPS (CIACUA,2011) 

 

Con la finalidad de poder realizar con facilidad un diseño de redes de distribución de agua 
potable,  el  Centro de  Investigaciones    en  Acueductos  y  Alcantarillados  de  la  Universidad 
de los Andes, CIACUA, desarrolló un programa actualmente conocido como RIDAPS.  

El programa RIDAPS ha demostró ser muy útil en el momento de realizar estos diseños; sin 
embargo  este  presenta  algunas  deficiencias  las  cuales  serán  mejoradas  por  el  programa 
propuesto en este trabajo. A continuación se hace una descripción en mayor detalle sobre 
en funcionamiento del programa RIDAPS para así poder facilitar la comparación en este y 
del programa que se propone en este trabajo.  

2.3.1  Parámetros de entrada 

 

Una vez el programa haya leído la topología de la red ingresada, procede a preguntar los 
parámetros de entrada para cada uno de los nodos.  

En  primer  lugar  solicita  la  demanda  base  en  cada  uno  de  los  nodos  de  la  red.  Esta 
demanda  base  solo  ocurrirá  en  los  nodos  donde  se  encuentren  aparatos  en 
funcionamiento.  En este caso la demanda base se debe ingresar en m

3

/s.  

Después  se  deben  ingresar  los  parámetros  α  y  λ  los  cuales  representan  la  duración  y  la 
intensidad respectivamente. En el manual de usuario de RIDAPS se sugiere que para todo 
nodo de consumo se debe ingresar una duración de 24 segundos, la duración promedio de 
un pulso y una frecuencia de 0,1            

Por  último  se  le  debe  ingresar  la  presión  mínima  a  cada  uno  de  los  nodos.  Esta  presión 
depende  del  aparato  conectado  a  la  red  en  cada  nodo de  demanda.  La  presión  se debe 
ingresar en m.c.a.  

Después de ingresar la presión se  tiene la opción de ingresar valores del Coeficiente del 
emisor  y  el  Exponente  del  emisor.  Estos  dos  valores  serán  utilizados  para  realizar 
comprobaciones, sin embargo no son parámetros necesarios por lo que se pueden dejar 
en 0.  

Por  otro  lado  se  solicita  ingresar  el  diámetro  mínimo  admitido  para  cada  una  de  las 
tuberías junto con el coeficiente de rugosidad y el de pérdidas menores.  

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17 

 

2.3.2  Proceso de Diseño 

 

Una  vez  se  tenga  leída  la  topología  de  la  red  al  igual  que  las  distancias  entre  nodo, 
longitud  de  las  tuberías  a  diseñar,  se  procede  a  calcular  el  caudal  de  diseño  para  cada 
tubo.  

Para esto primero se determina cuáles de los aparatos, cuya demanda base sea distinta de 
0, se tomarán como encendidos o en uso y cuáles no. Este proceso se hace con cadenas de 
Markov.  

Por medio de las cadenas de Markov y con ayuda del programa Matlab, se determina cuál 
es la cantidad de aparatos en uso para cada una de las tuberías o el Estado de Markov.  

Después  de  esto,  basándose  en  los  Estados  de  Markov    y  la  distancia  a  la  fuente,  en 
cantidad  de  tuberías,  se  divide  toda  la  red  en  distintas  Ramas.  Luego  se  vuelven  a 
determinar los nuevos Estados de Markov para la siguiente rama y repite el proceso hasta 
que se llegue a la fuente.  

Después  de  esto  se  toman  los  caudales  de  demanda,  previamente  ingresados  por  el 
usuario, y tomando el Estado de Markov, como el número de aparatos en uso, se suman 
los caudales y así se determina el caudal diseño.  

Por  último  el  programa  realiza  los  cálculos  necesarios  para  determinar  el  diámetro  de 
cada  una  de  las  tuberías,  el  cual  reporta  de  manera  continua,  es  decir  no  en  diámetros 
comerciales.   

2.3.3  Deficiencias 

 

Aunque el programa RIDAPS es capaz de realizar diseños para la redes de distribución de 
agua potable se encontraron ciertas deficiencias las cuales se nombran a continuación.  

 

Al  utilizar  el  proceso  de  Cadenas  de  Markov  para  determinar  el  número  de 
aparatos  encendidos,  no  se  está  teniendo  en  cuenta  el  tipo  de  aparato.  Las 
cadenas  de  Markov  toman  como  parámetros  las  variables  λ  y  α  pero  como  se 
especifica en la recomendaciones (CIACUA,2011), los valores de estas variable son 
los  mismos  para  todos  los  aparatos.  Esto  implica  que  el  proceso  de  Cadenas  de 
Markov  no  será  capaz  de  diferenciar  entre  los  distintos  aparatos.  Por  ejemplo  la 

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probabilidad de que esté encendida una ducha, no puede ser la misma que la de 
un lavamos. (CIACUA,2011) 

 

Para  poder  calcular  las  Cadenas  de  Markov  se  requiere  del  uso  del  programa 
MatLab  lo  cual  conlleva  a  dos  problemas.  Primero  es  un  proceso  molesto  tener 
que  hacer  todos  los  cambios  para  que  Excel  sea  capaz  de  vincularse  con  el 
programa nombrado. Por otro lado este proceso aumenta de forma significativa la 
duración de los cálculos  lo que implica que el proceso de diseño se convierta en 
un  proceso  muy  demorado.  Más  adelante  se  presentan  en  mayor  detalle  las 
demoras en algunos diseños. (Ver Sección 4.5) 

 

En  el  momento  de  diseñar,  el  programa  comprueba  si  algún  tubo  de  la  red 
funciona  correctamente con  el  diámetro  mínimo  que había  sido  ingresado  por  el 
usuario.  En  caso  de  que  esto  suceda,  o  sea  de  que  el  diámetro  mínimo  funcione 
para  esa  tubería,  todos  los  otros  tubos  aguas  debajo  de  él  se  diseñarán  con  el 
diámetro  mínimo.  Esto  podría  no  ser  un  problema;  sin  embargo  cuando  el 
programa toma la decisión de diseñar todos los tubos aguas debajo de esa manera, 
no  les  realiza  los  cálculos  necesarios  lo  que  conlleva  a  que  el  diseño  termine 
quedando incompleto.  

o  Durante el proceso de este trabajo se logró llegar a una solución para este 

problema  el  cual  fue  definir  unos  diámetros  mínimos  muy  pequeños;  el 
problema de esta solución es que conllevó a aumentar de gran manera el 
tiempo empleado para el diseño de la red.  

 

Cuando se quiere determinar el caudal para un aparato dadose requiere encontrar 
la relación de presión contra caudal; (Ver Sección2.4) sin embargo el programa en 
ningún  momento  tiene  en  cuenta  que  existe  alguna  relación  entre  el  caudal  y  la 
presión en los nodos.Se supone que el caudal en cada aparato siempre va a ser el 
establecido por el usuario.  

2.4  Metodología de María Fernanda Acero (Acero, 2009) 

 

En  su  tesis  de  Maestría  en  2009,  María  Fernanda  Acero  hace  un  planteamiento  nuevo 
acerca de cómo determinar los caudales de demanda en cada uno de los nodos. 

En su investigación, Acero (2009), probó distintos aparatos los cuales están conectados a 
un  nodo  de  una  red.  Después  de  hacer  las  pruebas  necesarias  se  logró  llegar  a  una 
relación  de  presión  contra  caudal  para  cada  uno  de  los  aparatos.  Por  medio  de  esta 

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investigación se puede lograr determinar el caudal que demandaría cada estilo de aparato 
una  vez  se  conozca  la  presión  en  cada  uno  de  los  nodos.  Esto  también  implica  que  un 
determinado  aparato  no  va  a  poder  utilizar  todo  el  caudal  que  se  requiera  ya  que  este 
depende de la presión disponible.  

La  gráfica  presentada  en  un  ejemplo  de  lo  encontrado  por  Acero  (Acero,2009)  para  una 
regadera Grival Antigua. 

 

. Gráfica 2-2. Presión vs Caudal para regadera Grival Antigua. (Acero, 2009) 

El  programa  desarrollado  basa  el  cálculo  de  los  caudales  de  diseño  en  las  relaciones 
planteadas  en  Acero  2009  y  es  por  esto  que  el  tema  se  explicará  en  mayor  detalle  en 
laSección 3.1.2 

 

2.5  Metodología propuesta por Diego Páez 

 

En  su  tesis  de  maestría  en  la  Universidad  de  los  Andes,  Diego  Páez  propone  una  nueva 
metodología  de  diseño  para  las  RIDAPs;  es  en  esta  metodología  en  la  que  se  basa  este 
trabajo para desarrollar el programa planteado.  

Ca
ud
al 
(L/
s) 

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20 

 

2.5.1  Parámetros de diseño 

 

La  metodología  propuesta  por  Páez  (Páez,  2011)  propone  ciertas  modificaciones  en  el 
momento  de  calcular  los  caudales  de  diseño,  es  por  esto  que  se  deben  tener  algunas 
modificaciones en los parámetros. 

Para  el  cálculo  de  los  caudales  de  diseño  se  hará  por  primera  vez  uso  de  las  gráficas 
planteadas por María Fernanda Acero  (Acero, 2009) la cuales muestran la relación entre 
las  presiones  y  los  caudales.  Esto  quiere  decir  que  esta  metodología  de  diseño  deberá 
tener  como  parámetro de  entrada  las  diferentesgráficas,  o  ecuaciones, de  relaciones  de 
presión contra caudal. 

Como  parámetros  de  entrada  también  se  solicitan  la  duración,  intensidad  y  presión 
mínima.  Los  valores  para  cada  uno  de  ellos  pueden  ser  determinados  por  el  usuario 
utilizando la fuente que considere conveniente.  

2.5.2  Determinación del caudal de diseño 

 

Para determinar el caudal de diseño la metodología propone encontrar primero el número 
de aparatos que se encontrarán encendidos en un determinado momento.  

En  primer  lugar  se  debe  determinar  la  probabilidad  de  que  un  determinado  aparato  se 
encuentre encendido en un determinado momento del tiempo. Después de esto se debe 
encontrar la probabilidad que determinado estado ocurra.  

Estados 

Cada tubería tiene un número determinado de aparatos aguas abajo el cual se conocerá 
por la letra N la cual a su vez determina el número de posibles estados. Esto quiere decir 
que existen tantos estados como la cantidad de números en el rango (0-N). Por ejemplo 
en el caso de que un tubo tenga 8 aparatos aguas abajo se tendrá que el número máximo 
de  estados  será  8  (N=8)  por  lo  cual  se  tendrán  los  posible  estado  del  rango  (0-8):  -
0,1,2,3,4,5,6,7,8.  

El número del estado define la cantidad de aparatos que se encuentran encendidos en un 
determinado momento. En el caso de tener un N=8 y un estado de 2 se tienen  un total de 
28  diferentes  posibilidades  o  en  otras  palabra  nCr  (8,2).  Si  a  esto  se  le  agrega  que  se 

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21 

 

deben  tomar  los  8  posibles  estados  da  un  total  de  256  evaluaciones.  Este  cálculo 
corresponde a la siguiente ecuación:  

     ∑           

  

   

 

donde,  

                             

Si se hiciera este mismo proceso para un ejemplo con un estado máximo de 13 se tendrían 
que hacer 8192 evaluaciones de probabilidad, el cual es un número ya demasiado grande; 
debido a esto Páez, 2011 encontró una posible solución. 

Se encontró que si el tiempo requerido para el cálculo de todos los estados es muy alto se 
podría utilizar la siguiente ecuación, la cual no presentaría un error muy significativo.  

 

  

           

(∏  

 

  ∏       

 

    

 

 

 

 )

        

             

 

 

Ecuación 10

 

donde,  

                              

                              

                                                                        

 

Sin embargo debido a que no todos los aparatos tendrán la misma probabilidad de estar 
encendidos  (p)  se  utiliza  una  ecuación  capaz  de  unir  todas  las  probabilidades  de  los 
aparatos en una sola probabilidad.  

Desudes de hacer una análisis se determinó que la manera más acertada era una ecuación 
de Promedio Geométrico. (Páez, 2011) 

 

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22 

 

 

  

                        

 

         

    

   

Ecuación 11.a 

    (∏   

  

   

)

 

  

 

(

 

 

    ((∏   

  

   

)

 

  

  (∏        

  

   

)

 

  

)

)

 

 

 

 ∏         

  

   

 

 

  

( ∏

  

  

   

 

 

  

   ∏

        

  

   

 

 

  

)

 

Ecuación 11.b 

Caudal de diseño 

El caudal de diseño se toma como la suma de los caudales de los N aparatos con mayor 
caudal.  N  hace  referencia  al  número  del  estado  cuya  probabilidad  acumulada  supera  la 
probabilidad de falla.  

Por ejemplo en caso de que el estado cuya probabilidad acumulada supera la probabilidad 
de  falla  sea  3,  se  debe  tomar  como  caudal  de  diseño  la  suma  de  los  caudales  de  los  3 
aparatos con mayor caudal.  

Estos  cálculos  se  explican  de  manera  gráfica  y  con  ejemplos  en  el  Capítulo4,  donde  se 
hacen ejemplos con el programa desarrollado.  

 

 

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
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3  Elaboración de un nuevo Software 

 

Con  la  finalidad  de  poder  hacer  diseños  de  RIDAPs  de  manera  fácil  y  efectiva  se  realizó 
este proyecto en el cual se diseñó un programa capaz de hacer diseños de RIDAPs.  

El  programa  se  realizó  en  lenguaje  VBA  con  interfaz  en  Excel  y  basándose  en  la 
metodología propuesta por Diego Páez (Páez, 2011)y María Fernanda Acero (Acero, 2009).  

3.1 Parámetros de entrada 

 

Para  realizar  los  diseños  el  programa  requiere  de  varios  parámetros  de  entrada.  Desde 
este  punto  el  programa desarrollado  en  este proyecto  será  conocido  bajo  el  nombre de 
DisRed.  

3.1.1  Topología 

 

Antes  de  poder  hacer  el  diseño  de  una  red  (recordar  que  por  diseño  de  refiere  a  los 
diámetros de las tuberías, no a sus longitudes ubicaciones) se debe hacer una planeación 
dimensional de la red.  

3.1.1.1 Elaboración  

 

Existen  varios  programas  capaces  de  hacer  este  tipo  de  trabajos  como  por  ejemplo 
EPANET(Rossman,  2000)  o  el  programa  REDES(CIACUA,  Programa  REDES,  2006).  Esta 
etapa  del  diseño  consiste  principalmente  en  hacer  un  diseño  geométrico  de  la  red.  A 
continuación se presenta un proceso hecho con el programaREDES.  

En primer lugar se definen las ubicaciones geográficas (coordenadas) de cada uno de los 
nodos y de las fuentes de agua.  

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Ilustración 1. Posición de los nodos y tanques REDES. 

Siguiente a esto se procede a dibujar las tuberías que conectan cada uno de los nodos. Al 
dibujar  estas  tuberías  se  deben  ingresar  sus  longitudes,  rugosidades  y  coeficientes  de 
pérdidas menores. El diámetro ingresado no tiene importancia ya que esto es lo que se va 
a determinar por medio del programa propuesto. 

 

Ilustración 2. Nodos y tubos en el programad REDES. 

Después de haber terminado la red se debe proceder a guardar el archivo. Debido a que 
los archivos almacenados por el programa REDES se encuentran en formato .RED se deben 

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exportar en vez de guardar. Al exportar el archivo este quedará almacenado en formato 
.INP, este es el mismo formato en el que se almacenan los archivos el programa EPANET.  

 

Ilustración 3. Exportar archivo en programa REDES. 

3.1.1.2 Archivo 

 

DisRed  está  diseñado  para  leer  los  archivos  .INP.  Al  iniciar  el  programa  se  le  debe 
especificar la dirección donde se encuentra el archivo que se desea leer. Una vez escogido 
el archivo este es importado.  

Los  archivos  .INP  son  archivos  alfa  numéricos  donde  se  encuentra  almacenada  toda  la 
información  de  la  red  previamente  dibujada.  En  este  archivo  se  encuentran  las 
coordenadas  de  cada  uno  de  los  nodos,  las  longitudes  y  direcciones  de  los  tubos,  las 
características propias de cada uno de ellos y los datos de los tanques abastecedores de 
agua. 

 

Exportar archivo 

Formato .INP 

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3.1.2  Curvas de Aparatos 

3.1.2.1 Origen 

 

Con  la  finalidad  de  aumentar  la  exactitud  de  los  resultados,  DisRed  calcula  los  caudales 
basándose en la presiones en los nodos, por medio de curvas que relacionan las presiones 
contra los caudales.  

Cada aparato tiene su propia curva de presión contra caudal (Acero, 2009). 

 

Gráfica 3- 1 Presión vs Caudal para una teleducha (Acero, 2009). 

Aunque estas curvas aumentan la precisión del diseño, no son del todo exactas ya que el 
caudal  que  emite  cada  aparato  depende  de  que  tan  abierta  esté  la  llave  de  salida  del 
fluido. El problema con este tema es que la apertura de la llave es definida por el gusto 
propio del usuario y de las necesidades del momento, es por esto que se define una curva 
única que unifique todas las diferentes aperturas.  

Ca
ud
al 
(L
/s

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Gráfica 3- 2. Presión vs caudal para diferentes aperturas. 

Aunque  los  aparatos  utilizan  diferentes  caudales  acordes  con  la  necesidad  del  usuario, 
estos se encuentran dentro de ciertos rangos. Por ejemplo, siempre va a existir una caudal 
mínimo requerido para que el aparato cumpla su función.Así, una manguera siempre va a 
requerir de un caudal suficiente (mínimo) para poder expulsar agua suficiente para regar 
las matas.  

Por  otro  lado  siempre  se  va  a  tener  un  caudal  máximo  para  cada  aparato.  Este  caudal 
máximo  se  debe  a  que si  se  supera  ese  caudal la  utilización  del  aparato  podría  tornarse 
incomoda,  como  por  ejemplo  un  lavamanos  que  arroje  tanta  presión  que  salpique  los 
alrededores, se convierte en una aparato incomodo de usar.  

Es por esto que la curva única de define de la siguiente manera:  

 

Cau

d

al

 

Presión 

100%

80%

60%

40%

20%

Apertura 

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Gráfica 3- 3 Curva única 

La curva única (representada en rojo) empieza desde el punto (0,0), continua por la línea 
del 100% de apertura hasta el punto en el que alcanza el caudal máximo. En ese punto se 
queda en ese caudal ya que ese el mayor caudal admisible por el usuario, no importa si la 
presión es mayor a esa.  

En la zona dondeel caudal es menor al mínimo, la curva se mantiene en la línea del 100% 
ya que es el máximo caudal que puede obtener el usuario para la presión dada.  

 

3.1.2.2 Ingresar las Curvas  

 

Las  curvas  únicas  son  uno  de  los  parámetros  del  programa.  Estas  se  ingresan  de  forma 
numérica, es decir en forma de tabla. Una columna de la tabla es la presión (m.c.a) y la 
otra columna es el caudal (L/s). También se le debe ingresar cual debe ser el máximo valor 
posible para el caudal.  

Debido  a  que  la  información  sobre  las  relaciones  presión  vs  caudal  se  encuentra  de 
manera discreta, no se conoce el caudal para todas las presiones, se recomienda ingresar 
datos en la curvas lo más cercanos posibles a las presiones mínimas que se van a asignar a 

Caudal Máximo

 

Caudal Mínimo

 

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los aparatos. En otras palabras, se debe ingresar las curva de tal forma se deba interpolar 
y no extrapolar los datos, ya que así se reduce el error.  

Por ejemplo si se asigna que la presión mínima para un lavadero es de 2 m.c.a y los datos 
de curvas ingresados para este aparato tienen un rango de presiones entre 15-20 m.c.a la 
respuesta obtenida no va a ser exacta ya que la extrapolación conlleva a un error mayor 
que la interpolación. Para este caso se podría ingresar datos de un rango de presión entre 
0.5-3.5 m.c.a. 

Análisis de sensibilidad  

Debido a que la información del caudal  se obtiene a partir de las gráficas es importante 
saber que tan cercanos deben estar los datos entre sí y además saber que tanta cantidad 
de datos se deben ingresar.  

Los  cálculos  del  análisis  de  sensibilidad  se  realizaron  sobre  la  curva  de  un  lavamanos 
Monocontrol.  

 

Gráfica 3-4. Presión vs Caudal para lavamanos Monocontrol. 

Ca
ud
al 
(L/
s) 

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Por medio de mediciones se determinó que el caudal máximo admisible para este aparato 
sería  de  0.145  L/s.  Usando  la  Gráfica  3-4  y  el  caudal  máximo  admisible  se  llegó  a  la 
siguiente curva única:  

 

Gráfica 3-5. Curva única con 10 valores para lavamanos Monocontrol. 

Con  la  finalidad  del  análisis  de  sensibilidad  se  determinó  la  ecuación  de  la  curva  en  su 
parte curva y en su parte horizontal.  

Después de esto se hicieron otras curvas para el mismo aparato pero esta vez omitiendo 
ciertos valores al azar.  

 

y = 0,0243x

0,4156

 

y = 0,145 

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

(L/

s)

 

Presión (m.c.a) 

Subconjunto Lavamanos Monocontrol -Victoria  

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Gráfica 3-6. Curva única con 2 valores para lavamanos Monocontrol. 

Esta  curva  fue  la  encontrada  para  solo  2  de  los  10  valores  originales.  A  cada  una  las 
gráficas se les encontró la ecuación que más se ajustara a los puntos y se procedió a hacer 
un análisis de que tanto afectaba la cantidad de valores que se ingresaban a la curva.  

En cada una de la ecuaciones se evaluaron los valores de x=40 y x=50 y se compararon los 
valores de cada una de estas. Los resultados se presentan en la siguiente tabla:  

 

 

y = 0,0235x

0,4227

 

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0

10

20

30

40

50

60

70

80

(L/

s)

 

Presión (m.c.a) 

Subconjunto Lavamanos Monocontrol -Victoria  

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# Valores 

Ecuación 

X=40 

Diferencia 

X=50 

Diferencia 

10 

           

      

 

0,1126 

0,00% 

0,1235 

0,00% 

          

      

 

0,1127 

0,12% 

0,1238 

0,21% 

           

      

 

0,1129 

0,30% 

0,1242 

0,53% 

           

      

 

0,1124 

0,18% 

0,1235 

0,04% 

           

      

 

0,1118 

0,73% 

0,1228 

0,57% 

 

 

 

 

 

 

(1-70) 

 

 

(0,0535-0,1416) 

 

 

Tabla 3-1. Tabla del análisis de sensibilidad. 

Como  se  puede  observar  en  la  Tabla  3-1  los  valores  en  las  columnas  de  diferencias  no 
superan  el  1%.  Esto  quiere  decir  que  los  errores  en  los  que  se  incurre  son  bajos;  sin 
embargo esto se puede deber a que el número máximo de datos eran también bajos.  

Aunque los errores sean bajos se recomienda ingresar el mayor número posible de valores 
para así hacer que la interpolación sea lo más exacta posible.  

 

3.1.2.3 Datos iniciales 

 

DisRed  trae  por  defecto  información  sobre  8  aparatos  diferentes.  Estos  son  Bañera, 
Regadera, Llave Manguera, Llave lavadora, Lavamanos, Lavaplatos, Sanitario y Fregadero. 
También está una curva con el nombre “nada”; esta debe ser asignada en el momento en 
que  se  tenga  un  nodo  final  sin  ningún  aparato  de  demanda  pero  que  igual  se  le  quiera 
determinar su presión.  

 

 

3.1.3  Parámetros de diseño generales 

 

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Proyecto de grado 

33 

 

Con la finalidad de poder realizar un diseño completo el programa requiere que el usuario 
ingrese 4 parámetros generales, los cuales serán iguales para todas las tuberías.  

El primero de estos parámetros será la viscosidad cinemática (ν). Esta será utilizada en los 
momentos que se requiera calcular factores de fricción y se debe ingresar en m

2

/s.  

El segundo será el “Exponente”. El exponente es el valor que se utilizará en el momento 
de hacer redondeo potencial (Ver Sección 3.4.1). El programa da la opción de modificar el 
exponente  para  así  hacer  que  los  resultados  se  puedan  adaptar  a  las  preferencias  del 
usuario. En la Sección 3.4.1se explica en detalle cómo funciona el proceso de redondeo y 
como se utiliza el parámetro del “Exponente”.  

El  tercer  parámetro  será  un  listado  con  todos  los  diámetros  comerciales  con  lo  que  se 
quiera trabajar, ya sean en centímetros o en pulgadas. Estos diámetros serán los utilizados 
en el momento de dar los resultados.  

Por último el usuario debe ingresar el valor de “F” o la flecha. Esta flecha es utilizada para 
el  proceso  de  cálculo  de  línea  de  gradiente  hidráulico,  LGH.  Este  proceso  se  explica  con 
mayor detalle en la Sección 3.3.1. 

 

3.1.4  Parámetros de diseño específicos 

 

Para  poder  calcular  el  caudal  de diseño  en  cada  una  de  las  tuberías  es necesario  que  el 
usuario ingrese ciertos parámetros.  

En  primer  lugar  el  usuario  podrá  ver  cuáles  son  los  nodos  que  son  fin  de  red,  es  decir 
nodos en donde se conectan los aparatos. Para cada uno de los nodos el usuario deberá 
ingresar los siguientes parámetros.  

1.  Presión mínima. Para cada uno de los aparatos se debe ingresar la presión mínima 

que  este  requiere  para  tener  un  correcto  funcionamiento.  Es  a  partir  de  esta 
presión que se calcula la LGH ideal al igual que los caudales iniciales.  

2.  Curva. A cada uno de los nodos finales, o aparatos, se les debe asignar una curva 

que define qué tipos de aparato son. Esto se hace con la finalidad de determinar el 
caudal de cada uno de los nodos basándose en la presión disponible.  

3.  Frecuencia.  

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34 

 

Para cada aparato se debe ingresar la frecuencia de uso. Existen muchas maneras 
diferentes  de  determinar  estas  frecuencias,  al  igual  que  muchas  fuentes  que 
proporcionan  diferentes  frecuencias  para  los  aparatos.  El  tema  de  la  frecuencia 
tiene mucha importancia pues no todos los aparatos tienen el mismo uso a lo largo 
del día. Por ejemplo las duchas serán más usadas en horas de la mañana. 

 

Gráfica 3-7. Distribución deporcentajes de  usos para un lavamanos (Páez, 2011). 

Como se puede observar en la 

Gráfica 3-7

el lavamanos es mucho más utilizado a las 

9:00 AM que a las 03:00 AM. 
Generalmente las frecuencias se encuentran en usos/día. En el caso del programa 
propuesto esto no es válido ya que para tener una mayor exactitud se deben tener 
la frecuencias en usos/(hora*persona). 

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
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Proyecto de grado 

35 

 

 

Gráfica 3-8. Frecuencias de uso horarias para un lavamanos(Páez, 2011). 

Al utilizar una frecuencia horaria en vez de una máxima diaria se  está dando una 
mayor realidad al diseño, por ejemplo para el caso del lavamanos se tiene que la 
frecuencia  horaria  sería  de  0.171  usos/(hora  *persona).  Si  se  compara  este  valor 
con la máxima frecuencia en la Gráfica 3-8 se puede observar que la encontrada es 
mucho menor. Esto implica que si se utilizaran las máximas frecuencias diarias se 
incurriría en un sobredimensionamiento del sistema. (Páez, 2011) 

4.  Usuarios.  Con  la  finalidad  de  tener  mayor  exactitud  en  los  diseños  se  pide  como 

parámetro el número de usuarios que tienen acceso a cada uno de los aparatos de 
la  RIDAPs.  Esta  información  es  requerida  ya  que  las  frecuencias  están  siendo 
ingresadas en usos(hora*persona) 

5.  Duración.  La  duración  del  uso  de  los  aparatos  varía  acorde  a  cada  uno  de  ellos. 

Esto se basa en que no se puede suponer que todas las duraciones son iguales y 
por ende que tienen consumo de agua durante el mismo tiempo. Las duraciones se 
pueden encontrar en muchas fuente bibliográficas y solo se debe tener en cuenta 
que estas se deben ingresar en segundos.  

 

 

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Sugerencia 

Los  presentados  anteriormente  son  todos  los  parámetros  de  entrada  que  tiene  el 
programa DisRed, ya una vez se cuente con esos parámetros se podrá proceder a hacer el 
diseño de la red.  

Aunque  son  pocos  los  parámetros,  es  importante  la  confiabilidad  de  la  información 
ingresada pues de ella depende que tan reales sean los resultados finales. Se recomienda 
en  Páez,  2011  utilizar  los  datos  de  Blokker  para  la  información  de  frecuencia  y 
duración.(Blokker E. , 2010) 

 

Tabla 3-2 Datos para la frecuencia, duración e intensidad para diferentes tipos de aparatos. (Blokker E. , 2010) 

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37 

 

La anterior tabla presenta valores para frecuencia y duración para distintos aparatos. Se 
recomienda  utilizar  los  datos  anteriores  para  determinar  el  valor  de  los  parámetros  a 
ingresar.  

Los  valores  de  intensidad  no  tienen  validez  en  este  caso  ya  que  se  está  dando  uso  a  la 
curva única (Ver Sección 3.1.2.1)

3.2 Organización de la información 

 

Para poder tener un mayor orden y control de la información el programa hace una serie 
de procesos de orden.  

En primer lugar se busca en el archivo importado, el cual ya se encuentra en formato de 
texto, las posiciones de inicio de las diferentes secciones. Por ejemplo se debe encontrar 
donde inicia la información para la tuberías. 

Una  vez  se  tengan  todas  la  posiciones  se  procede  a  copiar  la  información  de  archivo 
importado y llevarla a otras hojas donde se pone de manera más organizada.  

Para la sección de las tuberías se ordenan según el nodo en el que empiezan y en el nodo 
en el que terminan. Basándose en las coordenadas de los nodos se calcula la longitud de 
cada una de las tuberías y se escribe de manera ordenada.  

Después de esto ya se cuenta con toda la información necearía para las tuberías, nodos y 
embalses y se puede proceder con los otros cálculos.  

3.3 Determinación del caudal 

 

La determinación del caudal es tal vez la parte más compleja y larga del programa, es por 
esto que se dividirá en varias secciones.  

 

 

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3.3.1  Calculo de la LGH 

 

3.3.1.1 Función objetivo 

 

Con la finalidad de obtener un diseño optimo (hidráulica y económicamente) se da uso de 
la metodología propuesta por I Pai Wu (Wu, 1975).  

Wu  plantea  que  para  optimizar  el  diseño  de  una  red  se  debe  hacer  con  una  función 
objetivo. Esta función objetivo plantea  que la línea de gradiente hidráulico debe ser una 
curva cóncava hacia arriba y con una flecha máxima del 15% en la mitad de ella.  

 

 

Ilustración 4. Diagrama LGH según I Pai-Wu. 

Con la finalidad de que la LGH describiera la forma mostrada anteriormente se planteó la 
siguiente ecuación  

   

 

         

   

   

    

   

   

 

 

 

            

   

   

    

   

 

       

   

 

Ecuación 12 

 

 

   

 

LGH max 

LGH min 

 

LGH I Pai-
Wu
 

LGH recta 

Flecha 15%

 

 

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donde, 

 

   

 

                                               

   El valor de la flecha que se había mencionado anteriormente. Según Wu  (Wu, 1975) 
esta  debe  tener  el  valor  de  0,15  para  optimizar  el  diseño.  Sin  embargo  en  Páez,2011  se 
hace  un  análisis  del  dominio  de  F  y  se  encuentra  que  esta  puede  llegar  a  tener  un  valor 
máximo  de  0,25.  También  sería  posible  ingresar  un  valor  de  0  el  cual  convertiría  la 
Ecuación 12 en una ecuación lineal, la ecuación 13.  

   

   

 Valor máximo que puede llegar a tenar la línea de gradiente hidráulico

   

   

 Valor mínimo que puede llegar a tener la línea de gradiente hidráulico. 

   Longitud total de la tubería donde se estará evaluando la función

   Posicion  dentro  de  la  tubería  en  donde  se  quiere  encontrar  la  línea  de  gradiente 
hidráulico. 
 

 

En su investigación I Pai-Wu (Wu, 1975) concluye que al linealizar la Ecuación

 12

es decir 

al utilizar una flecha de 0, no se incurre en errores significativos. Es por esta razón que es 
usual utilizar la Ecuación 13 la cual facilita todos los cálculos, sin embargo  DisRed trae la 
opción de ingresar la flecha que quiera el usuario.  

 

   

 

 

   

   

    

   

 

       

   

 

 

 

Ecuación 13

 

 

3.3.1.2 Cálculo de LGH 

 

Para  poder  conocer  los  caudales  en  cada  uno  de  las  tuberías  se  debe  contar  con  las 
presiones en cada uno de los nodos como se hace evidente en la Ecuación 1. La manera de 
encontrar estas presiones es por medio de la Ecuación 12.  

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En primer lugar se definen las presiones iniciales en cada uno de los nodos de demanda, 
estas son ingresadas por el usuario como presiones mínimas. Por otro lado se toma como 
presión máxima la presión que se tenga de entrada por el tanque o por la fuente de agua. 
Para  este  momento  ya  se  cuenta  con     

   

      

   

.  Para  los  nodos  que  no  tienen 

demanda, es decir que no tienen presión mínima, se les define una presión mínima de 0,1; 
este valor no afecta lo resultados solo evita fallos en la ecuación.  

Debido a que el valor de    

   

 se encuentra en el embalse y no en la entrada de cada 

uno de los tubos se debe calcular la distancia hasta la fuente para cada uno de los nodos.  

Distancia a la fuente 

Luego  de  haber  hecho  la  organización  de  los  datos  se  cuenta  con  la  distancia  de 
cada una de las tuberías al igual que los nodos que corresponden a cada una de las 
tuberías. Por medio de un algoritmo que va recorriendo todos los tubos y sumando 
sus  distancias  se  llega  al  valor  de  la  distancia  hasta  la  fuente  de  cada  uno  de  los 
nodos.  

Ya teniendo la distancia a la fuente de cada uno de los nodos se continúa con el cálculo de 
la LGH. Debido a que se está evaluando desde el nodo hasta la fuente se toma la distancia 
hasta  la  fuente  como  el  valor  de  la  longitud   .  También  se  define  el  valor  de  X  como  la 
distancia hasta la fuente ya que es en ese punto donde se desea evaluar la LGH.  

En  este  momento  ya  se  cuenta  con  todas  los  valores  necesarios  para  poder  evaluar  la 
Ecuación 12 la cual arroja el valor de la LGH en cada uno de los nodos.  

Después de esto se procede a repetir el proceso pero modificando la     

   

      

   

 

ya  que  estas  ahora  podrán  ser  las  encontradas  en  el  primer  paso.  En  cada  uno  de  los 
nodos se deja como    

     

 la que tenga un mayor valor ya que esta es la más exigente 

o crítica.  

A continuación se presenta un diagrama de flujo para el cálculo de la distancia a la fuente 
y otro para el cálculo de la LGH para facilitar la comprensión de estos procesos.  

 

 

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Diagrama de Flujo 1. 

 

 

             

 

i≥N

 

N, T

 

j=1,Nod=i

 

          

 

 

         

    

 

Nod=NAAr

 

j>T

 

j=1

 

 

j=j+1

 

No

 

i=i+1

 

 

 

 

   

 

FIN

 

Inicio

 

No

 

No

 

Sí 

N= Número de nodos. 
T=Número nodos aguas abajo 
NAAb=Nodo aguas abajo 
L=Longitud de la tubería. 

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Diagrama de Flujo 2. 

 

 

 

 

    

   

   

     

   

 

 

 

 

 

          

   

   

     

   

 

 

   

   

                

D=distancia a la fuente 

F=flecha 

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3.3.2  Cálculo de aparatos aguas abajo 

 

Para poder calcular el caudal en cada una de las tuberías se requiere saber cuáles son los 
aparatos aguas abajo de cada nodo ya que estos son los que demandan caudales.  

Para este fin se debe hacer un recorrido por toda la red y así determinar cuáles y cuántos 
aparatos hay aguas abajo.  

Para reconocer si un nodo tiene un aparato conectado a él, se busca si es un nodo final. 
Aquellos  nodos  que  se  encuentran  al  final  de  una  rama,  es  decir  que  no  tienen  otros 
nodos aguas abajo, serán tomados como nodos de demanda. En algunos casos esto puede 
no ser correcto, es por esto que se le presenta al usuario un listado con todos estos nodos 
y él deberá escoger cuales sí son nodos de demanda.  

Por otro lado también se pueden tener nodos de demanda que no sean nodos finales, en 
este  caso  el  usuario  deberá  ingresar  manualmente  el  número  de  identificación  de  cada 
uno  de  estos  nodos.  Los  números  de  identificación  pueden  buscarse  en  el  programa 
REDES.  

3.3.3  Probabilidad 

 

3.3.3.1 Probabilidad de los aparatos 

 

Para determinar el caudal emitido por cada uno de los aparatos se debe calcular primero 
la  probabilidad  de  que  cada  uno  de  estos  se  encuentre  en  uso  en  un  determinado 
momento del día.  

Para el cálculo de la probabilidad de utiliza la siguiente ecuación:  

 

   

   

    

   

 

 

 

 

Ecuación 14

 

 

 

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44 

 

donde, 

                  [

    

             

               [        ] 

                                             [      ]  

 

3.3.3.2 Probabilidad de los nodos 

 

Una vez se tienen las probabilidades de usos para cada uno de los aparatos, se procede a 
encontrar la probabilidad de todos los estados para cada tubo.  

En primer lugar el programa toma el primer tubo de la lista y busca cual es el número de 
aparatos aguas abajo de éste; este valor ya había sido encontrado por medio del proceso 
explicado  en  la  Sección 3.3.2.  Una  vez  se  tenga el  valor  se  define  este  como  N,  número 
máximo  de  estados.  Por  ejemplo,  si  un  tubo  tuviese  15  aparatos  aguas  debajo  de  él,  se 
define que N=15, o que el número máximo de estados es igual a 15. 

Posterior a esto se procede a calcular la probabilidad de ocurrencia para cada uno de los 
estados. Como se explica en la Sección 2.5.2 esta probabilidad se debe calcular por medio 
de la Ecuación 10. En la Sección 2.5.2 también se explica que la utilización de la Ecuación 
10 
puede implicar que los cálculos se demoren mucho por lo que en algunas ocasiones se 
utiliza la Ecuación 11.  

En el programa DisRed se definió que el número de estados se encuentra entre [0-13] se 
utilizaría la Ecuación 10, pero en caso que se sobrepasara este valor, la probabilidades se 
hallarían por medio de la Ecuación 11.  

En  las  Secciones  3.3.3.3 y  3.3.3.4  se  explica  con detalle  el proceso para el  cálculo  de  las 
probabilidades para las Ecuaciones 10 y 11 respectivamente.  

Una  vez  se  tengan  las  probabilidades  se  procede  a  calcular  las  probabilidades  de  los 
estados dado que el sistema está en uso. El hecho que el sistema esté en uso quiere decir 
que deja de existir el estado 0 (estado en el que 0 aparatos se encuentran encendidos). 

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Proyecto de grado 

45 

 

Esta  modificación  se  hace  porque  al  diseño  no  le  interesa  que  tanto  tiempo  estará 
apagado el sistema, si no el caudal cuando este esté funcionando. 

Para hacer esta modificación se deben sumar las probabilidades de los estados sin incluir 
el  0  y  tomarlas  como  un  100%  de  la  probabilidad.  Después  de  esto  se  redistribuye  este 
100%  acorde  al  peso  de  cada  una  de  las  probabilidades.  Este  proceso  se  resume  en  la 
Ecuación 15.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

Ecuación 15 

 

donde, 

 

 

                                                                       

 

 

                                                                           

 

 

                                                                           

                                              

Una  vez  se  hayan  encontrado  estas  probabilidades,  se  procede  a  sumarlas  una  por  una 
empezando  desde  el  estado  más  bajo  hacía  el  estado  más  alto.  Una  vez  la  suma  de  la 
probabilidades  supere  la  probabilidad  de  falla  se  define  este  estado  como  el  estado  de 
diseño  

Ejemplo 

Se  supone  una  tubería  que  tiene  6  aparatos  aguas  abajo,  eso  implica  los  siguientes 
posibles estados. El ejemplo presentando no tiene relación con ninguna red, solo se hace 
para aclarar el concepto matemático.  

 

 

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Proyecto de grado 

46 

 

Estados 

 Probabilidad  

0,01 

0,03 

0,10 

0,16 

0,19 

0,21 

0,30 

SUMA 

1,00 

Tabla 3- 3. Estados con sus probabilidades. Ejemplo. 

Una vez teniendo la probabilidad de para cada uno de los estados se procede a modificar 
las probabilidades pero teniendo en cuanta que es sistema está en uso. Para esto se hace 
uso de la Ecuación 15.  

Para este ejemplo se tendría que N=6 ya que este es el número máximo de estados.  

∑  

 

                                               

 

   

 

 

 

   

 

    
    

       

Este  procedimiento  se  repite  para  cada  uno  de  los  estados  y  se  termina  por  llegar  a  la 
siguiente tabla:  

Estados 

 No uso  

En uso  

0,01 

0,01 

0,03 

0,04 

0,10 

0,14 

0,16 

0,23 

0,19 

0,27 

0,21 

0,30 

0,30 

 

 

 

 

Suma 

1,00 

1,00 

Tabla 3- 4. Probabilidades en uso y no uso para los estados. Ejemplo. 

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47 

 

Como se puede observar en la tercer columna se presentan las probabilidades de estado 
dado que el sistema está en uso. La suma de estas probabilidades también llega a 1,00 o 
100%.  

Ahora  se  procede  a  determinar  el  estado  de  diseño,  para  este  ejemplo  se  tomará 

 

     

             

 

Estados 

No uso 

En uso 

P acumulada 

0,01 

0,01 

1,00 

0,03 

0,04 

0,99

 

0,10 

0,14 

0,94 

0,16 

0,23 

0,80 

0,19 

0,27 

0,57 

0,21 

0,30 

0,30 

0,30 

 

 

Tabla 3- 5 Probabilidad acumulada para encontrar el estado de diseño. Ejemplo. 

 

Como se puede observar en la cuarta columna el estado que supera el valor de 0.96 es el 
de 5; esto define que es estado de diseño sería 5.  

 

3.3.3.3 Distribución Binomial de Poisson (Ecuación 10) 

 

En  esta  sección  se  explica  con  detalle  el  procedimiento  que  hace  el  programa  para 
encontrar las probabilidades de todos los estados basándose en la Ecuación 10.  

 

  

            ∑

(∏  

 

  ∏

      

 

    

 

 

 

 )

        

             

 

Ecuación 10

 

Como se puede observar, en la Ecuación 10 hay una sección que tiene combinatoria por lo 
que  implica  que  el  número  de  cálculo  es  elevado.  Por  ejemplo  para  el  caso  de  que  se 
requiera  encontrar  la  probabilidad del  estado  2 para  un total  de  3  estados  se  tendría  la 
siguiente expresión.  

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            [ 

 

   

 

        

 

 ]   [ 

 

        

 

     

 

]   [      

 

     

 

   

 

Para  hacer  este  proceso  se  desarrolló  un  algoritmo  que  funcionaba  de  la  siguiente 
manera.  

Primero se toma el listado de probabilidades, el cual entra como parámetro, y se calcula el 
valor de la combinatoria del número de estado con el valor del estado que se va a calcular; 
la respuesta a esa combinatoria será la cantidad de columnas que se van a utilizar.  

Después  de  esto  se  empiezan  a  escribir  las  probabilidades  de  cada  uno  de  los  aparatos 
hasta que se llegue a tantas probabilidades como x. Después de esto se siguen escribiendo 
las probabilidades de la manera (1-p) hasta llegar a un máximo de NN casillas. Finalmente 
se obtiene el producto de las anteriores NN casillas.  

Luego se procede a la siguientecolumna donde la posición del último (1-p) se desliza hacia 
la derecha. Este proceso continúa hasta que se hayan calculado los productos de todas las 
columnas, productos que después se suman. Esta suma final equivale a la probabilidad de 
ese determinado estado.  

A  continuación  se  presenta  un  diagrama  de  flujo  que  explica  con  mayor  claridad  el 
proceso. 

 

 

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Diagrama de Flujo 3. Ecuación 10. 

 

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3.3.3.4 Promedio Geométrico (Ecuación 11) 

 

Cuando  número  de  aparatos  aguas  abajo  para  un  determinado  tubo  es  mayor  a  13  se 
utiliza laEcuación 11.ben vez de la Ecuación 10.  

 

  

                        

 

         

    

Ecuación 11.a 

    (∏   

  

   

)

 

  

 

(

 

 

    ((∏   

  

   

)

 

  

  (∏        

  

   

)

 

  

)

)

 

 

 

 ∏         

  

   

 

 

  

( ∏

  

  

   

 

 

  

   ∏

        

  

   

 

 

  

)

 

Ecuación 11.b

 

Como se sugiere en Páez, 2011 se debe dividir la lista de las probabilidades en dos para así 
disminuir  el  error  con  respecto  a  la  Ecuación  10.  Una  vez  se  haya  dividido  el  grupo  de 
probabilidades en 2 se le calcula a cada grupo el valor de p según la Ecuación 11.b. 

Una vez se tengan los valores de p para el determinado estado se calcula la probabilidad 
final con la Ecuación 11.a.  

Como se puede observar este proceso es mucho más simple si se compara con el proceso 
utilizado  con  la  Sección  3.3.3.3.A  continuación  se  presenta  el  diagrama  de  flujo  que 
describe mejor el proceso.  

 

 

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Diagrama de Flujo 4. Parte 1 Ecuación de 11. 

 

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Diagrama de Flujo 5. Parte 2 Ecuación 11. 

 

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53 

 

3.3.4  Caudales 

3.3.4.1 Caudal de los aparatos 

Debido a que cada nodo va tener su propio aparato, se les debe ahora calcular su caudal 
de diseño.  

Como  ya  se  explicó  en  la  Sección  3.1.2  el  programa  tiene  incluidas  unas  curvas  que 
relacionan  la  presión  contra  el  caudal  para  cada  aparato  y  es  con  estas  tablas  que  se 
calcula el caudal para cada uno de los aparatos.  

Para encontrar el caudal se toma la presión mínima ingresada por el usuario como el valor 
en  X  con  el  que  se  va  a  encontrar  el  valor  en  Y  (caudal).  Este  cálculo  se  hace  con  la 
siguiente ecuación: 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

  

 

  

 

   

 

     

 

 

 

 

Ecuación 16 

Donde, 

 

 

                                

 

 

                           

 

 

                           

 

 

                            

 

 

                            

 

 

                              

 

Antes de usar laEcuación 16 se debe tener certeza de que  

 

   

 

   

 

. En dado caso que 

no pueda existir un valor menor a  

 

 se debe tomar el valor de  

 

=0 lo que implica que 

 

 

=0.  

En el caso opuesto, en que no se cuente con valor superior a  

 

 entonces se debe tomar 

 

 

                           y  se  realiza  la  interpolación  de  la  misma  manera.  A 

continuación se presenta un diagrama de flujo para el proceso descrito anteriormente.  

 

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Diagrama de Flujo 6. Cálculo de Estado de diseño. 

 

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Diagrama de Flujo 7. Cálculo probabilidades aparatos. 

 

 

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56 

 

3.3.4.2 Caudal de diseño en las tuberías  

 

Ya  teniendo  el  caudal  de  diseño  en  cada  uno  de  los  aparatos  se  procede  a  calcular  el 
caudal de diseño en cada una de las tuberías.  

Para calcular el caudal se requiere del valor del estado de diseño el cual es calculado en la 
Sección3.3.3.2. El valor de del estado de diseño se va a conocer como E.  

Siguiente a esto el programa se encarga de encontrar todos los caudales aguas  abajo de 
cada  tubo. Para hacer esto  se recorren todos  los  nodos  aguas  debajo  de  cada tubo  y  se 
verifica si estos tienen demanda y en caso de que así sea se almacena el caudal de este.  

Una  vez  se  tengan  todos  los  caudales  aguas  abajo  el  programa  los  ordena  de  manera 
descendente,  haciendo  que  así  el  mayor  caudal  quede  de  primero  en  la  lista.  Luego  se 
toman  los  E  mayores  caudales  y  se  suman.  El  resultado  de  esta  suma  será  el  caudal  de 
diseño para cada tubería, caudal con el que se calculará el diámetro de las tuberías.  

 

3.4 Determinación del diámetro 

 

Para poder finalizar el diseño de la red el programa debe calcular el diámetro para cada 
una  de  las  tuberías.  El  programa  DisRed  hace  el  cálculo  de  diámetros  para  cada  tubería 
con la siguiente ecuación:  

     

 

 

   

 

 

 

 

 

  

  

 

 

  ∑  

 

  

 

 

 

Ecuación 17 

Donde  

                                                

 

 

                                                

                                   

                                     

                                               

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57 

 

                                       

∑  

 

                                                           

De  la  anterior ecuación se  quisiera  despejar  el diámetro  pero  esto  no  es  posible;  es por 
esto que se utiliza la siguiente ecuación:  

 

 

 

  (

  

 

   

  

 

 

 

   

 

 )

 
 

 

 

 

Ecuación 18 

 

La Ecuación 18sale de diferenciar los dos diámetros de la  Ecuación 17 y despejar para el 
diámetro. Esto implica que la ecuación se debe resolver de manera iterativa al igual que el 
factor de fricción que se encuentra en ella. El hecho de utilizar esta ecuación da la ventaja 
que  se  cuentan  con  diámetros  continuos  que  resuelven  perfectamente  el  problema;  el 
error ocurre en el momento del redondeo.  

A continuación se presentan los diagramas de flujo para el cálculo del factor de fricción y 
para el cálculo del diámetro.  

 

 

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58 

 

 

Diagrama de Flujo 8. Cálculo del diámetro. D.F. 5ª. (Saldarriaga, 2007). 

 

 

No 

 

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59 

 

 

Diagrama de Flujo 9. Cálculo del factor de fricción. D.F. 2ª (Saldarriaga, 2007). 

 

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60 

 

3.4.1  Redondeo 

 

Debido  a  que  los  fabricantes  de  tuberías  solo  producen  ciertos  diámetros  no  es  posible 
construir la red con los diámetros obtenidos por la Ecuación 18ya que estos son continuos, 
es por esto que estos deben redondearse a un diámetro discreto y real. Para esto existen 
3 diferentes posibilidades.  

La primera opción es hacer un redondeo al diámetro comercial inmediatamente anterior. 
Por  ejemplo  si  se  obtuvo  que  el  diámetro  continuo  ideal  es  de  5.2675  mm,  se  debería 
utilizar el diámetro anterior comercial que sería el de 5.08 mm o de 2”.  

La segunda opción es hacer un redondeo hacia el diámetro inmediatamente superior. Por 
ejemplo si obtuvo que el diámetro continuo ideal es de 5.2675 mm, se debería utilizar el 
diámetro comercial inmediatamente superior el cual sería 6.35 mm o de 2.5”.  

De las dos opciones anteriores se concluye que al redondear al diámetro inmediatamente 
inferior  se  reducirían  significativamente  los  costos  esto  se  debe  a  que  a  medida  que 
aumentan  los  diámetros,  los  costos  crecen  de  manera  exponencial.  Esto  se  puede 
observar en la siguiente gráfica donde se presenta la relación diámetros costos.  

Sin  embargo  al  reducir  al  diámetro  anterior  se  reduce  la  capacidad  del  sistema,  lo  que 
implica que este podría llegar a fallar de manera más frecuente que en el caso de hacer el 
redondeo hacia el diámetro superior. 

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61 

 

 

Gráfica 3- 9. Relación diámetro vs costo para tuberías de 1M de longitud. 

 

Para  evitar  los  problemas  de  redondear  todos  los  tubos  hacia  arriba  o  hacia  abajo  se 
propuso el redondeo potencial. Takahashi 2011 propone hacer un redondeo en el que se 
eleva el diámetro continuo a la potencia de 2,6 (equivalente a la relación potencial entre 
el  diámetro  y  el  caudal).  De  la  misma  forma  se  elevan  los  diámetros  comerciales  a  la 
misma  potencia  y se  encuentra  cual es  el  más  cercano  al  continuo  ya  elevado.  Con esta 
metodología se pretende suavizar un poco el impacto del redondeo y tratando así detener 
una red con buen funcionamiento y bajos costos.   

El programa DisRed trae la opción de asignar cualquiera de los tres tipos de redondeo y 
además  se  da  la  opción  de  asignar  la  potencia  a  la  cual  que  desea  hacer  el  redondeo 
potencial, esta viene predefinida en 2,6 sin embargo es modificable.  

Ya  habiendo  completado  el  redondeo  se  puede  dar  por  finalizado  el  proceso  de  diseño 
pues ya se tiene la información completa de cada una de las tuberías.  

 

 

0

2

4

6

8

10

12

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Co

sto

 C

OP

 (

m

ile

d

e

 p

e

sos)

 

Diámetro (Pulgadas) 

Diámetro vs Costo 1M longitud 

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

62 

 

 

4.  Casos de estudio 

 

Con  la  finalidad  de  comprobar  que  tan  adecuado  eran  los  resultados  de  DisRed  se 
realizaron diseños para 4 redes diferentes y después se les realizaron comprobaciones de 
diseño a estas redes.  

También  se  realizaron  comparaciones  con  los  resultados  arrojados  por  el  programa 
RIDAPS (CIACUA, 2011) ya que es este el programa que se desea remplazar.  

4.1 Caso de estudio 1. Red Oasis IV 

4.1.1  La red 

 

En  la  siguiente  imagen  se  puede  observar  el  diseño  geométrico  de  la  red  Oasis  IV 
utilizando el programa REDES(CIACUA, Programa REDES, 2006).  

Esta red está compuesta por 10 nodos con aparatos de demanda, los cuales se muestran 
en la Ilustración 5, y con 29 tubos.  

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Daniel Vallejo M.  

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63 

 

 

Ilustración 5 Red Oasis IV. 

 

4.1.2  Resultados 

4.1.2.1 Redondeo Menor 

 

En la Ilustración 6 se presentan los resultados para el redondeo menor para la red Oasis 
IV. En la imagen de la izquierda se presenta el resultado según DisRed y en la imagen de la 

Fregadero

 

Regadera

 

Regadera

 

Regadera

 

Regadera

 

Lavaplato
s

 

Sanitario

 

Sanitario

 

Sanitario

 

Lavamanos

 

Lavamanos

 

Lavamanos

 

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64 

 

derecha el resultado según el programa RIDAPS. Como se puede observar, para este caso 
los resultados fueron iguales para los dos programas. 

 

 

Ilustración 6. Diseño con redondeo menor para los dos programas. Oasis IV. 

 

4.1.2.2 Redondeo Mayor 

 

En la Ilustración 7 se muestran los dos resultados para el redondeo mayor.  Dentro de la 
ilustración se presenta una convención de colores para el diámetro de las tuberías. Como 
se puede observar, para este caso los dos programas arrojaron el mismo diseño.  

 

0,50 in

 

1,00 in

 

DisRed

 

RIDAPS

 

0,50 in

 

1,00 in

 

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Ilustración 7. Diseño con redondeo Mayor para los dos programas. Oasis IV. 

 

4.1.2.3 Redondeo Potencial 

 

En la Ilustración 8 se presenta el diseño de la red por medio de los dos programas usando 
redondeo  potencial  con  exponente  de  2,6.  Como  se  puede  observar  en  este  caso  los 
programas arrojaron diseños diferentes. En general se puede observar que con DisRed se 
obtuvieron menos tubos de diámetro alto y todos seguidos, mientras que con RIDAPs se 
obtuvieron más tubos de diámetro alto pero con separaciones entre sí.  

 

 

 

0,75 in

 

0,50 in

 

1,00 in

 

DisRed

 

RIDAPS

 

0,75 in

 

0,50 in

 

1,00 in

 

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Ilustración 8. Diseño con redondeo Potencial con potencia de 2.6 para los dos programas. Oasis IV. 

 

4.1.3  Comprobaciones. 

 

Para probar que tan acertados habían sido los diseños de cada uno se los programas con 
cada  uno  de  los  redondeos,  se  realizaron  algunas  comprobaciones  de  diseño  en  el 
programa REDES.  

Para estas comprobaciones se prendieron diferentes aparatos, al azar teniendo en cuenta 
que  pudieran  ser  escenarios  lógicos.  También  se  hizo  una  comprobación  con  todos  los 
aparatos encendidos.  

Los diferentes escenarios planteados se presentan en la Tabla 4-7 y en las siguientestablas 
se presentan la explicación de cada uno de los  diferentes escenarios. Los número de los 
nodos se pueden revisar en la Ilustración 9.  

0,75 in

 

0,50 in

 

1,00 in

 

DisRed

 

RIDAPS

 

0,75 in

 

0,50 in

 

1,00 in

 

 

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Ilustración 9. Red Oasis IV con los id de cada nodo. 

 

 

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  Aparato 

Id Nudo  Caudal (L/s) 

Lavaplatos 

0,01700 

Sanitario 

0,03356 

Lavamanos 

0,01828 

Lavamanos 

12 

0,01828 

Regadera 

15 

0,12840 

Regadera 

18 

0,12840 

Sanitario 

19 

0,03356 

Lavamanos 

20 

0,01828 

Fregadero 

22 

0,13454 

Sanitario 

25 

0,03356 

Regadera 

29 

0,12840 

Regadera 

32 

0,12840 

 

Aparato 

Id Nudo  Caudal (L/s) 

Lavaplatos 

0,01700 

Lavamanos  

0,01828 

Lavamanos 

12 

0,01828 

Regadera 

15 

0,12840 

Sanitario 

19 

0,03356 

Regadera 

32 

0,12840 

 

Aparato 

Id Nudo  Caudal (L/s) 

Sanitario 

0,03356 

Lavamanos 

12 

0,01828 

Regadera 

18 

0,12840 

Fregadero 

22 

0,13454 

Regadera 

29 

0,12840 

 

 

Aparato 

Id Nudo  Caudal (L/s) 

Lavaplatos 

0,01700 

Lavamanos  

0,01828 

Lavamanos 

12 

0,01828 

Regadera 

15 

0,12840 

Sanitario 

19 

0,03356 

Fregadero 

22 

0,13454 

Regadera 

32 

0,12840 

Aparato 

Id Nudo 

Caudal (L/s) 

Regadera 

15 

0,1284 

Regadera 

18 

0,1284 

Regadera 

29 

0,1284 

Regadera 

32 

0,1284 

Aparato 

Id Nudo  Caudal (L/s) 

Sanitario 

0,03356 

Lavamanos 

12 

0,18280 

Fregadero 

22 

0,13454 

 

Tabla 4-2. Escenario A. Oasis IV.

 

 

Tabla 4-4. Escenario C. Oasis IV.

 

 

Tabla 4-3. Escenario D. Oasis IV.

 

Tabla 4-1 Escenario B. Oasis IV.

 

 

Tabla 4-6. Escenario E. Oasis IV.

 

Tabla 4-5. Escenario E. Oasis IV.

 

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Proyecto de grado 

69 

 

En  la  siguiente  se  presenta  cuantos  aparatos,  de  cada  estilo,  se  encendieron  para  el 
determinado  escenario.  También  se  presentan  las  probabilidades  que  el  determinado 
escenario ocurra. 

 

  

Regadera 

Sanitario 

Lavamanos 

Lavaplatos 

Fregadero 

Probabilidad 

6,00E-19 

4,50E-10 

3,79E-09 

1,02E-04 

1,80E-06 

1,19E-04 

Tabla 4-7. Escenarios comprobaciones de diseño red Oasis IV. 

Una vez evaluados los escenarios se comprueba cuantos nodos con demanda no cumplen 
con  la  presión  mínima.  Esta  información  se  reporta  en  la  Tabla  4-8,  por  cada  nodo  que 
presentara presión más baja de la mínima se agregaba un número de reporte.  

Por ejemplo si en la casilla (2,7), de la Tabla 4-2, se reporta un 9 esto quiere decir que en 
el diseño de RIDAPS con redondeo mayor, el escenario A presentó 9 nodos cuya presión 
era menor a la mínima aceptable.  

 

 

DisRed 

RIDAPS 

 

 

Potencial 

 

Mayor 

 

Menor 

 

12 

12 

Tabla 4-8. Tabla de resultados para los diferentes escenarios. Oasis IV 

De la anterior tabla se puede concluir que en general RIDAPS presentó mayor número de 
fallas. También se observa que para el redondeo menor se tiene más fallas.  

Para poder entender con mayor facilidad las diferencias en la cantidad de tubos utilizados 
se presentan la Gráfica 4-1. 

 

 

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Gráfica 4-1. Comparación de número de tuberías utilizadas por cada uno de los diseños para OASIS IV. 

También se presenta un análisis de costos comparando los 3 tipos de redondeo realizado 
por  cada  uno  de  los  programas.  Como  se  puede  observar  en  la  tabla  y  gráfica  a 
continuación, los costos no varían mucho entre los dos programas, sin embargo si entre 
los diferentes tipos de redondeo.  

 

Costos Oasis IV (Dólares) 

Programa 

Menor 

Potencial  

Mayor 

DisRed 

389 

524 

568 

RIDAPS 

389 

523 

568 

Tabla 4-9. Tabla de costos Oasis IV. 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0,5

0,75

1

1,5

N

u

m

 Tu

b

o

Diámetro 

OASIS IV 

Nuevo Menor

RIDAPS Menor

Nuevo Mayor

RIDAPS Mayor

Nuevo Potencial

RIDAPS Potencial

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71 

 

 

Gráfica 4- 2. Costos Red Oasis IV. 

 

4.2 Caso de Estudio 2. Red Apto 1 

4.2.1  La Red 

 

A continuación se presenta los diseños para la red Apto 1. Esta red consta de 12 nodos con 
demanda y 95 tubos. La red se presenta en laIlustración 10.  

 

 

0

100

200

300

400

500

600

Menor

Potencial

Mayor

Co

sto

s (Do

lar

e

s)

 

Tipo de redondeo 

Costos 

RIDAPS

DisRed

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Proyecto de grado 

72 

 

 

Ilustración 10 Red apto 1. 

 

Lavamanos 

Sanitario 

Regadera 

Regadera 

Lav
am
an
os 

San
itar
io 

Reg
ade
ra 

Reg
ade
ra 

Reg
ade
ra 

Reg
ade
ra 

Lav
am
an
os 

Lavamanos 

Lavamanos 

Lav
apl
ato

 

Lav
apl
ato

 

Lav
apl
ato

 

Sanitario 

Lavamanos 

Lav
am
an
os 

Sanitario 

Lav
am
an
os 

Regadera 

Regadera 

Fregadero 

Fregadero 

Fregadero 

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73 

 

4.2.2  Resultados 

 

Para la red Apto 1 se realizaron 2 diseños, uno con cada programa, DisRed y RIDAPS. Para 
cada uno de los diseños se realizó cada uno de los tres tipos de redondeo; los resultados 
se presentan a continuación.  

4.2.2.1 Redondeo Menor y Potencial 

 

En  la  Ilustración  11  se  presenta  la  red  Apto  1  con  diámetros  de  redondeo  menor  y 
potencial.  Se  presentan  los  dos  tipos  de  redondeo  en  la  misma  sección  ya  que  los 
resultados  fueron  los  mismos.  En  este  caso  se  obtuvo  que  todas  las  tuberías  deberían 
tener el diámetro mínimo.  

 

Ilustración 11. Redondeo Menor y Potencial para los dos programas. Apto 1. 

0,50 in

 

DisRed

 

RIDAPS

 

 

0,50 in

 

0,50 in

 

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Proyecto de grado 

74 

 

4.2.2.2  Redondeo Mayor 

 

Para la red de Apto 1 el único redondeo que presentó diferencia fue el mayor aunque la 
diferencia entre los resultados arrojados por los dos programas consta de un solo tubo. En 
el  diseño  realizado  por  RIDAPS  se  obtuvo  un  tubo  de  diámetro  alto  más  que  con  el 
programa DisRed. Esto se puede apreciar en la Ilustración 12.  

 

Ilustración 12. Redondeo Mayor para los dos programas. Apto 1. 

 

0,50 in

 

1,00 in

 

DisRed

 

RIDAPS

 

0,50 in

 

1,00 in

 

 

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Proyecto de grado 

75 

 

4.2.3  Comprobaciones 

Con  la  finalidad  de  revisar  que  tan  acertados  fueron  los  diseños  resultantes  hechos  por 
DisRed  se  realizaron  comprobaciones  de  diseño  para  cada  una  de  las  diferentes 
configuraciones de diámetros y con diferentes escenarios de diseño.  

A continuación se presentan las siguientes tablas; cada tabla contiene una descripción de 
cada uno de los escenarios de diseño.Tambien se presenta en il la red con los id de cada 
uno de los nodos.  

 

Ilustración 13. Red Apto 1 con los id de cada uno de los nodos. 

 

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Universidad de los Andes 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

76 

 

 

Aparato 

Id Nudo  Caudal (L/s) 

Regadera 

12 

0,0642 

Sanitario 

16 

0,03356 

Lavamanos 

17 

0,01828 

Lavamanos 

21 

0,01828 

Sanitario 

23 

0,03356 

Sanitario 

27 

0,03356 

Lavamanos 

31 

0,01828 

Regadera 

32 

0,0642 

Lavaplatos 

40 

0,017 

Lavamanos 

41 

0,01828 

Fregadero 

43 

0,06727 

Lavamanos 

50 

0,01828 

Regadera 

51 

0,0642 

Sanitario 

54 

0,03356 

Lavamanos 

58 

0,01828 

Regadera 

59 

0,0642 

Sanitario 

61 

0,03356 

Regadera 

72 

0,0642 

Regadera 

76 

0,0642 

Regadera 

77 

0,0642 

Lavamanos 

81 

0,01828 

Regadera 

84 

0,0642 

Fregadero 

91 

0,06727 

Lavamanos 

92 

0,01828 

Lavamanos 

93 

0,01828 

Fregadero 

95 

0,13454 

Tabla 4-10. Escenario A. Apto 1. 

 

 

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Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

77 

 

 

Aparato 

Id Nudo  Caudal (L/s) 

Regadera 

12 

0,0642 

Sanitario 

23 

0,03356 

Regadera 

32 

0,0642 

Lavamanos 

41 

0,01828 

Fregadero 

43 

0,06727 

Regadera 

51 

0,0642 

Regadera 

59 

0,0642 

Regadera 

72 

0,0642 

Lavaplatos 

73 

0,017 

Regadera 

76 

0,0642 

Regadera 

77 

0,0642 

Regadera 

84 

0,0642 

Fregadero 

91 

0,06727 

Fregadero 

95 

0,13454 

 

Aparato 

Id Nudo  Caudal (L/s) 

Lavamanos 

17 

0,01828 

Sanitario 

23 

0,03356154 

Regadera 

32 

0,0642 

Lavamanos 

41 

0,01828 

Lavamanos 

50 

0,01828 

Regadera 

59 

0,0642 

Lavaplatos 

73 

0,017 

Regadera 

76 

0,0642 

Regadera 

84 

0,0642 

Lavamanos 

92 

0,01828 

 

 

Aparato 

Id Nudo  Caudal (L/s) 

Regadera 

12 

0,0642 

Sanitario 

23 

0,03356154 

Regadera 

32 

0,0642 

Lavamanos 

41 

0,01828 

Regadera 

51 

0,0642 

Regadera 

59 

0,0642 

Regadera 

72 

0,0642 

Lavaplatos 

73 

0,017 

Regadera 

76 

0,0642 

Regadera 

77 

0,0642 

Regadera 

84 

0,0642 

Aparato 

Id Nudo  Caudal (L/s) 

Lavamanos 

17 

0,01828 

Sanitario 

27 

0,03356154 

Lavamanos 

41 

0,01828 

Lavamanos 

50 

0,01828 

Regadera 

59 

0,0642 

Regadera 

76 

0,0642 

Lavamanos 

92 

0,01828 

Tabla 4-12. Escenario B. Apto 1.

 

Tabla 4-11. Escenario C. Apto 1.

 

Tabla 4-13. Escenario E. Apto 1.

 

Tabla 4-14. Escenario D. Apto 1.

 

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

78 

 

Los escenarios planteados son lo más cercanos a los reales, más un escenario hipotético 
en  el  que  todos  los  aparatos  están  encendidos.  En  la  Tabla  4-15  se  presentan  los 
diferentes escenarios de comprobación de diseño, 

El formato de la tabla es el mismo explicado en la Sección 4.1.3.

 

 

 

Regadera 

Sanitario 

Lavamanos 

Lavaplatos 

Fregadero 

Probabilidad 

2,10049E-36 

1,635E-19 

2,4732E-13 

9,4818E-15 

3,6349E-10 

Tabla 4-15. Escenarios de comprobación de diseño para la red Apto 1. 

 

Una vez evaluados los 5 diferentes escenarios se encontraron los resultados expuestos en 
la Tabla 4-16. Para este caso solo se realizaron comprobaciones para el redondeo Mayor 
ya que fue en el único escenario donde se encontraron diferencias entre los dos diseños.  

 

 A  

DisRed 

RIDAPs 

11 

Tabla 4-16. Resultados para los diseños de los dos programas. Red apto 1. 

Como se puede observar en la anterior tabla en todos los escenarios, la red propuesta por 
DisRedtuvo igual o mejor resultado que la propuesta por RIDAPS. Esto quiere decir que la 
red de DisRed funciona mejor pues es menos probable que llegue a fallar.  

 Para poder observar las diferentes demandas de tuberías para cada uno de los diseños se 
presenta la siguientegráfica.  

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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

79 

 

 

Gráfica 4-3. Comparación de número de tuberías utilizadas por cada uno de los diseños para Apto 1. 

También se presentan una gráfica y una tabla con los diferentes costos de la red con cada 
uno de los redondeos.  

 

Costos Apto 1 (Dólares) 

Programa 

Menor 

Potencial  

Mayor 

DisRed 

526 

526 

596 

RIDAPS 

526 

526 

593 

Tabla 4- 17. Tabla de costos red Apto 1. 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0,5

0,75

1

N

u

m

 Tu

b

o

Diámetro 

Apto 1 

Nuevo Menor

RIDAPS Menor

Nuevo Mayor

RIDAPS Mayor

Nuevo Potencial

RIDAPS Potencial

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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

80 

 

 

Gráfica 4- 4. Costos red Apto 1. 

4.3 Caso de estudio 3. Apto 2 

 

4.3.1  La red 

 

La siguiente red es la red de un apartamento. Esta cuenta con 11 aparatos y 45 tubos. En 
la Ilustración 14se muestra la red con los diferentes aparatos que a ella están conectados.  

 

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Menor

Potencial

Mayor

Co

sto

s (Do

lar

e

s)

 

Tipo de redondeo 

Costos 

RIDAPS

DisRed

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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

81 

 

 

Ilustración 14. Red Apto 2. 

Lavamanos 

Sanitario  Regadera 

Regadera 

Lavamanos 

Fregadero 

Lavamanos 

Fregadero 

Fregadero 

Lavaplatos  Lavaplatos 

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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

82 

 

4.3.2  Resultados 

 

Para la red Apto 2 se realizaron los 3 tipos de redondeos para los dos diferentes diseños, 
uno con DisRed y el otro con RIDAPS. 

4.3.2.1 Redondeo Menor y Potencial 

 

Para esta red se obtuvo que el diseño final con redondeo menor y redondeo potencial era 
el mismo para los dos programas. Como se puede observar en la Ilustración 15por medio 
de los dos programas se obtuvo que todos los tubos deberían tener el diámetro mínimo.   

 

 

Ilustración 15. Red con redondeo Menor y Potencial para los dos programas. Apto 2. 

0,50 in

 

DisRed

 

RIDAPS

 

0,50 in

 

 

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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

83 

 

4.3.2.2 Redondeo Potencial 

 

A continuación se presenta el resultado para el redondeo Mayor para los dos programas. 
Para  esta  red  se  obtuvieron  diseños  diferentes  para  cada  uno  de  los  programas.  La  red 
obtenida  por  RIDAPStiene  una  mayor  cantidad  de  tubos  con  diámetro  alto  pero  no 
empiezan  desde  la  fuente  a  diferencia  del  resultado  de  DisRed  en  donde  los  tubos  de 
diámetro  mayor  empiezan  desde  la  fuente.  En  la  Ilustración  16se  puede  observar  lo 
anteriormente mencionado.  

 

 

Ilustración 16. Red con redondeo Mayor para los dos programas. Apto 2. 

0,50 in

 

0,75 in

 

DisRed

 

RIDAPS

 

 

0,50 in

 

0,75 in

 

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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

84 

 

4.3.3  Comprobación 

 

Para esta red se realizaron comprobaciones para el caso de redondeo potencial ya que fue 
el caso de redondeo donde se obtuvieron resultados diferentes para los dos programas. 
En  las  comprobaciones  realizadas  se  encontró  red  de  RIDAPS  no  funcionó  para  ningún 
escenario. Este problema se debe a que las primeras tuberías de la red se tomaron con el 
diámetromínimo  lo  que  implica  que  haya  una  fuerte  caída  de  presión  lo  que  implica 
presiones demasiado bajas en los nodos. 

Este resultado en la red de Apto 2 con redondeo Mayor con RIDAPS se cree es generado 
por la falla que tiene el programa, falla que se describe en la Sección 2.3.3.  

Por  la  razón  anterior  no  se  presentan  las  tablas  de  resultados  ya  que  la  información 
obtenida no tiene importancia alguna.  

A continuación se presenta una gráfica con las diferentes cantidades de tuberías por cada 
diámetro. 

 

Gráfica 4- 5. Comparación de número de tuberías utilizadas por cada uno de los diseños para Apto 2. 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0,5

0,75

1

N

u

m

 Tu

b

o

Diámetro 

Apto 2 

Nuevo Menor

RIDAPS Menor

Nuevo Mayor

RIDAPS Mayor

Nuevo Potencial

RIDAPS Potencial

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

85 

 

También se presentan una tabla y una gráfica con los costos de los tres tipos de redondeo 
para la red Apto 2. También se puede observar la diferencia entre los costos de los diseños 
resultantes de los 2 programas.  

 

Costos Apto 2 (Dólares) 

Programa 

Menor 

Potencial  

Mayor 

DisRed 

354 

354 

466 

RIDAPS 

354 

354 

436 

Tabla 4- 18. Tabla de Costos red Apto 2. 

 

 

Gráfica 4- 6. Gráfica de costos red Apto 2. 

4.4 Caso de estudio 4. Apto 3 

4.4.1  La red 

 

La  siguiente  red  cuenta  con  un  total  de  22  aparatos  de  demanda  y  77  tubos.  Esta  se 
presenta en la siguiente ilustración. 

 

 

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Menor

Potencial

Mayor

Co

sto

s (Do

lar

e

s)

 

Tipo de redondeo 

Costos 

RIDAPS

DisRed

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

86 

 

 

Ilustración 17. Red apto 3. 

 

 

Sanitario 

Lavamanos 

Sanitario 

Regadera 

Lavaplatos 

Fregadero 

Lavamanos 

Sanitario 

Sanitario 

Lavamanos 

Fregadero 

Lavaplatos 

Lavamanos 

Lavamanos 

Lavamanos 

Regadera 

Lavamanos 

Regadera 

Regadera 

Lavamanos 

Fregadero 

Lavamanos 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/2679a553a23ff05cd8b3f9fd4d30174f/index-html.html
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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

87 

 

4.4.2  Resultados 

 

Para  la  red  Apto 3  de realizaron  los  3 tipos  de redondeo para  los  diseños  que arrojaron 
cada uno de los programas.  

4.4.2.1 Redondeo Menor 

 

Para  el  diseño  con  redondeo  menor  se  obtuvo  que  para  los  dos  programas  se  debían 
poner todos los tubos con el diámetro mínimo, es decir un diámetro de media pulgada.  

 

Ilustración 18 Red con redondeo Menor para los dos programas. Apto 3. 

0,50 in

 

DisRed

 

RIDAPS

 

0,50 in

 

 

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Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

88 

 

4.4.2.2 Redondeo Mayor 

 

Para el diseño con redondeo Mayor se obtuvo que el diseño de  DisRed tiene una mayor 
cantidad  de  tubos  con  diámetro  alto.  Sin  embargo  el  diseño  obtenido  por  RIDAPS  tiene 
discontinuidad en las tuberías de diámetro grande. Esto se evidencia en la Ilustración 19.  

 

Ilustración 19. Red con redondeo Mayor para los dos programas. Apto 3. 

 

0,75 in

 

0,50 in

 

1,50 in

 

0,75 in

 

0,50 in

 

DisRed

 

RIDAPS

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/2679a553a23ff05cd8b3f9fd4d30174f/index-html.html
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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

89 

 

4.4.2.3 Redondeo Potencial 

 

Para la red se realizó redondeo Potencial. Con este redondeo se obtuvo que la red con el 
programaDisRed tiene una mayor cantidad de tubos  de diámetros altos. Como se puede 
observar  en  la  Ilustración  20  el  diseño  para  el  programa  RIDAPS  tiene  todas  las  tuberías 
con el diámetro mínimo.  

 

Ilustración 20. Red con redondeo Potencial para dos programas. Apto 3. 

DisRed

 

RIDAPS

 

 

0,75 in

 

0,50 in

 

0,50 in

 

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Proyecto de grado 

90 

 

 

4.4.3  Comprobaciones 

 

Con la intensión de verificar que tan acertados son cada uno de los diseños realizados, se 
realizó  una  comprobación  de  diseño  para  cada  uno  de  las  redes.  Para  esto  se  crearon 
varios escenarios lo más cercanos a la realidad junto con un escenario en el que todos los 
aparatos  de  consumo  se  encuentran  encendidos.  A  continuación  se  presentan  una  serie 
de tablas explicando cada uno de los escenarios.  

Aparato 

Id 
Nudo 

Caudal (L/s) 

Sanitario 

12 

0,03356 

Lavamanos 

13 

0,01828 

Sanitario 

18 

0,03356 

Regadera 

20 

0,1284 

Lavaplatos 

26 

0,017 

Fregadero 

31 

0,13454 

Lavamanos 

35 

0,01828 

Sanitario 

38 

0,03356 

Sanitario 

43 

0,03356 

Lavamanos 

47 

0,01828 

Fregadero 

53 

0,13454 

Lavaplatos 

56 

0,017 

Lavamanos 

60 

0,01828 

Lavamanos 

61 

0,01828 

Lavamanos 

63 

0,01828 

Regadera 

64 

0,1284 

Lavamanos 

67 

0,01828 

Regadera 

70 

0,1284 

Regadera 

72 

0,1284 

Lavamanos 

75 

0,01828 

Fregadero 

77 

0,13454 

Lavamanos 

78 

0,01828 

Tabla 4-19. Escenario A. Apto 3. 

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

91 

 

 

Aparato 

Id Nudo 

Caudal (L/s) 

Lavaplatos 

26 

0,017 

Fregadero 

31 

0,13454 

Lavamanos 

35 

0,01828 

Sanitario 

43 

0,3356 

Lavamanos 

47 

0,01828 

Fregadero 

53 

0,13454 

Lavaplatos 

56 

0,017 

Lavamanos 

61 

0,01828 

Lavamanos 

67 

0,01828 

Regadera 

70 

0,1284 

Regadera 

72 

0,1284 

 

Aparato 

Id Nudo 

Caudal (L/s) 

Regadera 

20 

0,1284 

Fregadero 

31 

0,1284 

Fregadero 

53 

0,13454 

Regadera 

64 

0,1284 

Regadera 

70 

0,1284 

Regadera 

72 

0,1284 

Fregadero 

77 

0,13454 

Tabla 4-22. Escenario D. Apto 3. 

 

 

Aparato 

Id Nudo  Caudal (L/s) 

Lavamanos 

35 

0,01828 

Sanitario 

43 

0,3356 

Lavamanos 

47 

0,01828 

Lavaplatos 

56 

0,017 

Lavamanos 

61 

0,01828 

Lavamanos 

67 

0,01828 

Regadera 

70 

0,1284 

Regadera 

72 

0,1284 

Tabla 4-21. Escenario B. Apto 3.

 

Tabla 4-20. Escenario C. Apto 3.

 

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

92 

 

 

 La tabla que se presenta a continuación funciona de igual manera que las presentadas en 
lo punto anteriores.  

 

Regadera 

Sanitario 

Lavamanos 

Lavaplatos 

Fregadero 

Probabilidad  5,42E-30  2,45E-15  1,74E-13  1,06E-08 

Tabla 4-23. Escenario de comprobación para la red Apto 3. 

Una vez realizadas las comprobaciones con los 4 escenarios planteados en la Tabla 4-23s
obtuvieron los siguientes resultados.  

 

 

DisRed 

RIDAPS 

 

 

Potencial 

 

19 

22 

11 

Mayor 

 

16 

19 

Menor 

 

22 

11 

22 

11 

Tabla 4- 24. Resultados de la comprobaciones de diseño. Apto 3. 

Como  se  observa  en  todos  los  resultados  la  red  obtenida  por  el  programa  DisRed  son 
menores o por lo menos iguales a los obtenidos por  RIDAPS.Esto quiere decir que la red 
falla en menos ocasiones que la red propuesta por RIDAPs. 

También se presenta una gráfica con la cantidad de tuberías por cada diámetro para la red 
Apto 3.  

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Proyecto de grado 

93 

 

 

Gráfica 4- 7. Comparación de número de tuberías utilizadas por cada uno de los diseños para Apto 3. 

También se presentan los costos de la red para cada uno de los tres tipos de redondeo. 
Estos costos se presentan en una tabla y en una gráfica, en estas también se puede hacer 
una comparación de costos entre los resultados de los dos programas.  

 

Costos Apto 3 (Dólares) 

Programa 

Menor 

Potencial  

Mayor 

DisRed 

490 

549 

614 

RIDAPS 

490 

490 

576 

Tabla 4-25. Tabla de costos red Apto 3. 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0,5

0,75

1

1,5

N

u

m

 Tu

b

o

Diámetro 

Apto 3 

Nuevo Menor

RIDAPS Menor

Nuevo Mayor

RIDAPS Mayor

Nuevo Potencial

RIDAPS Potencial

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

94 

 

 

Gráfica 4-8. Costos red Apto 3. 

4.5 Tiempos 

 

Además de haber realizado comparaciones hidráulicas para los diferentes diseños de las 4 
redes también se realizaron comparaciones de tiempo de ejecución.  

Debido  a  que  las  RIDAPs  pueden  llegar  a  ser  redes  de  gran  tamaño,  se  requiere  que  el 
programa  que  las  diseña  sea  lo  más  rápido  y  es  por  esto  que  es  valioso  hacer 
comparaciones de velocidad de cálculo entre DisRed y RIDAPS.  

Haciendo los diseños se puedo observar que el programa RIDAPS es más demorado y aún 
más cuando se le deben asignar diámetros muy pequeños para así evitar una de las fallas 
que  este  tiene.  A  continuación  se  presentan  los  datos  de  tiempos  de  cálculo  de  cada 
programa para cada una de las redes, los tiempos se presentan en segundos.  

 

 

0

100

200

300

400

500

600

700

Menor

Potencial

Mayor

Co

sto

s (Do

lar

e

s)

 

Tipo de redondeo 

Costos 

RIDAPS

DisRed

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Proyecto de grado 

95 

 

 

Tubos 

Aparatos 

Tiempo (seg) 

 

[un] 

[un] 

DisRed 

RIDAPS 

Oasis IV 

29 

10 

300 

Apto 1 

95 

12 

15 

2160 

Apto 2 

45 

11 

600 

Apto 3 

77 

22 

1440 

 

Tabla 4- 26. Tiempos de demora de cálculo para cada red. 

Queda  claro  que  DisRed  requiere  de  tiempos  de  ejecución  mucho  más  bajos  que  el 
programa  RIDAPS.  A  continuación  se  presenta  una  gráfica  relacionando  el  número  de 
tubos de la red contra la cantidad de segundos que requiere DisRed para hacer el diseño.  

 

Gráfica 4- 9. Gráfica de  # tubos vs tiempopara DisRed. 

 

Si  se  tomara  la  ecuación  presentada  en  la  gráfica  como  la  ecuación  que  describiera  el 
comportamiento  de  los  tiempos  de  ejecución  (la  ecuación  tiene  un  R

2

  =1)  se  tendrían 

tiempos  de  cálculo  incomodos,  mayores  a  2  min=  120  seg,  para  redes  mayores  a  175 
tuberías.  

y = 0,0001x

3

 - 0,0192x

2

 + 1,0521x - 13,245 

R² = 1 

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0

20

40

60

80

100

Ti

e

m

p

o

 (

s)

 

# Tubos 

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Una red interna de 175 tuberías sería una red grande y el programa DisRed solo tardaría 
alrededor de 120 segundos mientras que con RIDAPS  se tendrían tiempo de alrededor de 
155 minutos.  

 

 

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5  Conclusiones 

 

5.1  Conclusiones sobre DisRed 

 

 

Se  puede  concluir  que  la  metodología  utilizada  en  el  programa  funciona  en  gran 
parte por el hecho que utilizar probabilidades suponiendo que el sistema  está en 
uso.  En  cualquier  sistema  se  tiene  que  la  mayoría  del  tiempo  este  se  encuentra 
apagado  lo  que  conlleva  a  tener  probabilidades  de  uso  demasiado  bajas.  Sin 
embargo  al  momento  de  suponer  que  sistema  se  encuentra  en  uso,  estas 
probabilidades aumentan y así se tienen escenarios de diseño más confiables.  
 

 

Se puede concluir que el hecho de permitir la entrada de tantas variables hace que 
el diseño resultante sea más exacto. Por ejemplo permitir elingreso de diferentes 
caudales,  duraciones  y  frecuencias  hace que  el cálculo  de  los  caudales de  diseño 
sea más cercano a la realidad. 
 

 

Se puede concluir que la utilización de la curvas de demanda aumenta la exactitud 
de los resultados. El hecho de poder escoger que tipo de aparato se va a conectar a 
cada uno de los nodos de demanda acerca el modelo a la realidad. Por otro lado el 
hecho de  variar  el  caudal  de  demanda  acorde  a  la  presión disponible  en  el  nodo 
aumenta también la realidad de los resultados. 
 

 

Se puede concluir que el hecho de que el programa permita modificar el valor de F 
para  el  cálculo  de  la  línea  de  gradiente  hidráulico  aumenta  la  exactitud  de  los 
resultados.  Aunque  se  sabe  que  tener  un  valor  de  0  para  F  no  genera  errores 
significativos,  poder  ingresar  valores  diferentes  para  F  solo  conlleva  a  que  los 
resultados sean más exactos.  
 

 

Se  concluye  que  el  hecho  de  permitir  que  el  usuario  asigne  el  valor  de  la 
probabilidad de falla da la opción de aumentar o disminuir la exactitud del diseño 
dependiendo del propósito de este. En los casos de estudio todo los ejemplos se 
realizaron  con  probabilidades  de  falla  del  0,95,  pero  al  modificar  este  valor  se 
modificarían los caudales y por ende los diámetros resultantes. 

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Se  concluye  que  el  hecho  que  el  programa  permita  realizar  redondeos  por 
cualquiera de las tres posibilidades aumenta los posibles escenarios que el usuario 
tiene para comparar.  
 

5.2  Conclusiones de los Resultados 

 

 

Se concluye que los diseños varían mucho dependiendo del tipo de redondeo que 
se  utilice.  Aunque  en  la  mayoría  de  los  casos  planteados  el  redondeo  Menor  y 
Potencial arrojaron el mismo resultado, en redes de mayor tamaño probablemente 
esto no suceda.  
 

 

Se  concluye  que  las  comprobaciones  de  diseño  arrojaron,  en  los  4  casos  de 
estudio, que los diseños planteados por el programa DisRed funcionaba mejor que 
los planteados por RIDAPS. Para saber cuál funcionó mejor se compara el número 
de fallas por cada escenario para cada uno de los dos programas. 
 

 

Se  puede  concluir  que  los  tiempos  de  cálculo  utilizado  por  DisRed  son 
significativamente menores que los empleados por RIDAPS. En el peor de los casos 
se obtuvo una mejora de 4 a 300 segundos.   
 

 

Se puede concluir que con el programa DisRed se requerirá de un elevado número 
de  tuberías  para  empezar  a  tener  tiempos  altos  de  cálculo.  Por  ejemplo  para 
superar  un  tiempo  de  2  minutos  (el  cual  no  es  del  todo  molesto)  se  requiere  de 
una red con 175 tuberías.  
 

 

Se puede concluir que la redes resultantes de RIDAPS son igual o menos costosas 
que  las  resultantes  en  DisRed.  Aunque  esto  es  una  ventaja  para  RIDAPS,  las 
reducciones de los costos llegan a un máximo del 6% con graves consecuencias en 
la  capacidad  hidráulica  de  la  red.  Es  por  esto  que  se  concluye  que  la  ventaja  del 
costo no es suficiente si se compara con la reducción en la capacidad hidráulica de 
la red.  

 

 

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

99 

 

6.  Recomendaciones 

 

 

Se recomienda hacer pruebas con redes de mayor tamaño para poder comprobar 
los tiempos de cálculo requeridos.  
 

 

Se recomienda hacer comparaciones de redondeo para redes de mayor tamaño a 
las  propuestas  en  este  trabajo  para  así  poder  definircuál  podría  ser  el  redondeo 
más adecuado.  
 

 

Se  recomienda  hacer  pruebas  de  redondeo  potencial  con  diferentes  exponentes 
(en este trabajo solo se realizaron redondeos potenciales con exponente de 2,6). 
una  vez  hechos  estos  redondeosse  podrían  comparar  entre  sí  para  poder 
encontrar cual es el exponente más adecuado.  
 

 

Se  recomienda  pasar  el  programa  DisRed  a  otro  lenguaje  para  que  así  tenga 
mejores tiempos computacionales y pueda tener una interfaz más agradable.  

 

 

 

 

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Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

100 

 

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Páez,  D.  A.  (2011).  ANÁLISIS  DE  REDES  INTERNAS  DE  DISTRIBUCIÓN  DE  AGUA  POTABLE 

UTILIZANDO  SIMULACIÓN  DE  EVENTOS  DISCRETOS.  Bogotá:  Universidad  de  los 
Andes, Tesis de maestría. 

Roca Suárez, M., & Carratalá Fuentes, J. (2002). Manual de Fontanería.  Madrid: Editorial 

CA. 

Rossman,  L.  (2000).  EPANET  2  User's  Manual.  Cincinnati  OH:  Risk  Reduction  Engineering 

Laboratory: US Environmental Protection Agency. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/2679a553a23ff05cd8b3f9fd4d30174f/index-html.html
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Universidad de los Andes 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Diseño e implementación del programa DisRed para el Diseño de Redes 
Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

Daniel Vallejo M.  

Proyecto de grado 

101 

 

Saldarriaga,  J.  G.  (2007).  Hidráulica  de  tuberías  Abastecimiento  de  Agua,  Redes,  Riegos. 

Bogotá: Alfaomega. 

Takahashi,  S.,  Saldarriaga,  J.,  Hernández,  F.,  Díaz,  D.,  &  Ochoa,  S.  (2011).  An  energy 

methodology  for  the  design  of  water  distribution  systems.  Proceedings  of  the 
World Enviremental and Water Resources Congress 2010, ASCE. 

Wu,  I.-P.  (1975).  Design  of  drip  of  irrigation  main  lines.  ASCE.  Joournal  of  Irrigation  and 

Drainage Division. 

 

 

 

 

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Internas de Distribución de Agua Potable. 

 

 

 

 

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7.  Anexos 

7.1  Anexo 1. Manual de Uso 

 

Adjunto al trabajo viene un CD. Al abrir el CD se encontrará el archivo DisRed.  

Al abrir el archivo de DisRed se observará la siguiente pantalla. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En  la  pantalla  inicial  se  puede  observar  que  se  tienen  2  pestañas,  INICIO  y  CURVAS.  El 
usuario solo deberá realizar acciones en la pestaña de INICIO por el momento.  

Si se selecciona el botón “Seleccionar Archivo”, botón 1, aparecerá la siguiente pantalla.  

 

 

 
 

2

 

3

 

4

 

5

 

 

Manual Usuario 1. Pantalla Inicial.

 

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Manual Usuario 2. Selección de archivo. 

En esta pantalla se debe seleccionar el archivo base que se va a diseñar. Recuerde que el 
archivo escogido debe ser de formato .INP. Al dar click en el botón “Abrir” se creará una 
nueva pestaña bajo el nombre de “ArchivoImportado”. Esta pestaña se encuentra toda la 
información del archivo importado, es decir toda la información de la red.  

Al  seleccionar  el  botón  “LeerArchivo”,  botón  2,  se  dará  inicio  a  la  lectura  del  archivo 
importado. Una vez se haya terminado de leer el archivo aparecerá la  siguiente ventana 
donde se confirma que se leyó correctamente el archivo. En este momento se debió haber 
creado  una  nueva  pestaña  bajo  el  nombre  de  “NODOS”  en  donde  se  encuentra  la 
información de todos los nodos de la red.  

 

Manual Usuario 3. Ventana de lectura exitosa. 

Al  seleccionar  el  botón  de  “Agregar  Curvas”,  botón  3,  la  pantalla  principal  pasará  a  la 
siguiente pantalla.  

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Manual Usuario 4. Agregar Curvas. 

En esta sección es donde se agregan los datos para las curvas de los aparatos. En la parte 
superior de cada columna se encuentra el “ID Curva:”. Es ahí donde se ingresa el nombre 
del aparatoal que le corresponden los datos de la tabla. Siguiente a esto se encuentran los 
datos de presión y caudal con sus respectivas unidades.  

En la parte superior izquierda de la hoja se encuentra el botón “Agregar Curvas”. Al hacer 
click sobre este botón se agregará una nueva sección de curva, es decir un nuevo espacio 
para agregar los datos para un nuevo aparato. En caso tal que se quisiera borrar una de las 
curvas, no es si no borrar los datos de manera manual, teniendo en cuenta que no deben 
quedar espacios en blanco entre una curva y la otra.  

Al  seleccionar  el  botón  de  “Reiniciar”  se  borran  todos  los  resultados  que  se  tengan  y  el 
programa queda en el mismo estado que al iniciarlo.  

Diseñar 

Al seleccionar el botón Diseñar se dará inicio al diseño de la red.  

Si el programa encuentra que hay un nodo que no existe y debiera existir lo reporta de la 
siguiente manera:  

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Manual Usuario 5. Ventana Nodo no existe. 

Al continuar se le presenta al usuario la siguiente ventana:  

 

Manual Usuario 6. Valores predeterminados. 

DisRed  trae  algunos  valores  predeterminados  para  algunas  variables.  Los  valores 
predeterminados  son  los  más  comunes  para  cada  una  de  las  variables.  En  caso  de 
seleccionar  “Sí”  se  tomaran  las  variables  con  los  valores  predeterminados.  En  caso  de 
ingresar “No” se deberán ingresar los valores de las variables.  

Después de esto aparecerá una ventana con la siguiente información:  

 

Manual Usuario 7. Aviso ingresar valores. 

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Como  se  informa  en  la  ventana,  el  usuario  deberá  llenar  toda  la  información  de  las 
secciones que se encuentran en rojo y luego presionar el botón “Listo”. Las secciones que 
se encuentren en Azul o verde no se deberán modificar.  

 

Manual Usuario 8. Sección de ingreso de datos. 

A continuación aparecerá la siguiente pantalla en la pestaña “DatosIniciales”. Esta pantalla 
está dividida en dos secciones las cuales se explican a continuación.  

Sección 1 

 

 

Manual Usuario 9. Sección 1. Datos Importantes. 

Sección 1 

Sección 2 

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En  esta  sección  se  agregan  los  valores  de  las  variables  que  se  encuentran  en  negrilla. 
Como se puede observar estas se encuentran en verde por lo que se seleccionó “Sí” en el 
Manual Usuario 6.  

Para el redondeo se despliega una lista de opciones con los diferentes redondeos.  

En la parte derecha de la pantalla se puede observar “Lista de diámetros”. En esta sección 
el usuario deberá ingresar los diámetros comerciales permitidos. Solo hay que ingresar la 
información de (mm) o de (in), no las dos.  

Sección 2 

 

Manual Usuario 10. Sección 2. Datos para aparatos. 

En  esta  sección  se  ingresan  los  datos  para  todos  los  aparatos  del  sistema.  En  la  parte 
izquierda  aparecen  los  nodos  que  el  programa  encontró  que  podrían  ser  nodos  de 
demanda.  Siel  usuario  desea  ingresar  un  nuevo  nodos  solo  tiene  que  dar  click  el  botón 
“Agregar”. Lo mismo se debe hacer para eliminar un nodo pero con el botón eliminar. 

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Manual Usuario 11. Sección 2 con datos ingresados. 

Una vez se hayan ingresado todos los datos se debe dar click al botón listo.  

Después de hacer esto aparecerá la siguiente ventana.  

 

Manual Usuario 12. Diseño Realizado. 

Una vez aparezca esta ventana se sabe que ya se completó el diseño de la red. Una vez 
terminado el diseño se da la opción de volver a redondear los diámetros por otro método; 
esta orden se ejecuta dando click sobre el botón “Redondear”.  

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Manual Usuario 13. Vista final . 

En la pestaña “TUBOS” se pueden observar los diámetros continuos y discretos para todas 
las tuberías. En rojo se presentan los discretos y en azul los continuos.  

Por último se puede exportar la red a un archivo formato .INP. El programa solo exportará 
la información de los diámetros, es decir que cualquier otra modificación realizada por el 
usuario no será exportada.  

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