La gravedad puede utilizarse como fuente de energía para transportar agua ya que aprovecha las diferencias de elevación para trasladar el agua (normalmente a través de tuberías). Esto puede suceder desde las fuentes de agua elevadas hasta los tanques de almacenamiento y las plantas de tratamiento, o directamente desde las instalaciones de almacenamiento elevadas hasta los puntos de suministro. Se puede utilizar en muchas etapas diferentes de un sistema de agua y en todas las fases de una emergencia.

Entre las fuentes de agua desde las que se puede transportar agua adecuadamente por gravedad se encuentran los manantiales, los arroyos, los lagos, los embalses o simplemente un tanque elevado. Como fuente de energía, la principal ventaja de utilizar la gravedad es que es gratuita, por lo que rara vez se necesitan bombas en un sistema basado en la gravedad.
Cuando se utilizan bombas, los principios del flujo de agua en tuberías, los cuales se describen a continuación, también se aplican a estos sistemas (solo cambia la fuente de energía).

Consideraciones de diseño

La energía total del agua en cualquier punto específico de un sistema de gravedad es la suma de su energía debido a la elevación, la presión y la velocidad. Cuando el agua no fluye (por ejemplo, en un tanque lleno con los grifos cerrados), la carga de presión, que indica la energía por unidad de peso de agua medida en metros, viene determinada por la diferencia de altura entre el grifo y el nivel superficial del agua en el tanque. Cuando se abre un grifo, el agua fluye, y la carga de presión en el grifo se reduce debido a la pérdida de energía por disipación de calor al ambiente que se produce cuando las moléculas de agua chocan entre sí y con la pared de la tubería. Esta reducción de la energía de presión se conoce como "pérdida por fricción" o "pérdida de carga" y es una cantidad conocida para cualquier tubería que esté completamente llena de agua y abierta por el otro extremo (suele indicarse en metros de pérdida por fricción por cada 100 m). La pérdida por fricción varía según el tipo de tubería y su diámetro. Por ejemplo, las tuberías más rugosas o pequeñas tienen más turbulencias, lo que genera más pérdida de energía, de modo que la presión al final de la tubería será menor. Además, cuanto más larga sea la tubería, mayor será la pérdida por fricción.

Con la pérdida por fricción conocida, se puede calcular la línea de gradiente hidráulico. Debido a que se pierde parte de la energía cuando el agua está en movimiento, la carga de presión será menor que cuando los grifos están cerrados, por lo que esta línea siempre tiene pendiente descendente desde la fuente. Sin embargo, es importante que esta línea siempre esté por encima del suelo (idealmente a 10 metros o más para mantener el aire en la solución, o, en caso contrario, se deben utilizar válvulas de escape de aire), ya que ir bajo tierra provoca una presión negativa y un efecto de sifón que puede introducir aire o contaminación del suelo a través de juntas de tuberías deficientes y podría bloquear el caudal. La línea de gradiente hidráulico también debe terminar por encima del último grifo del sistema para que haya un exceso de presión ("residual") en el punto más alejado. Esto garantizará que el agua fluya a una velocidad adecuada a través del grifo (lo que supondrá una pérdida de energía que variará en función del tipo de grifo), además de tener en cuenta las posibles discrepancias en los recorridos reales de las tuberías. La regla general habitual es prever al menos cinco metros de presión residual por encima de los grifos en los sistemas por gravedad de mayor dimensión; sin embargo, en emergencias graves para distancias cortas, se requiere menos presión residual (por ejemplo, normalmente un metro de distancia vertical entre la base de la cisterna flexible y los soportes de los grifos es suficiente para cumplir con los indicadores de caudal recomendados por el Manual Esfera). También es posible que haya demasiada presión en un grifo. Cuando la presión residual supere los 56 metros, deberán instalarse medidores en las tuberías para reducir esta presión.

Materiales

Los materiales requeridos dependen del sistema por gravedad específico, que suele requerir tuberías, válvulas, tanques y grifos (véase D.7 y D.8 ).

Aplicabilidad

Durante la fase de respuesta inmediata, a menudo se utilizan tuberías de corta longitud hasta los grifos, por lo que un diseño detallado es poco importante al principio. Para los sistemas más grandes, es esencial un levantamiento topográfico y diseño minuciosos, por lo que requieren un mayor tiempo para su implementación. En este caso, una estimación topográfica rápida basada en los datos de elevación obtenidos por GPS o satélite no será exacta. Esto implica que estos sistemas de mayor tamaño tienden a ser más útiles en las fases de estabilización y recuperación. Los sistemas de conducción por gravedad son especialmente convenientes en zonas con variaciones topográficas (por ejemplo, colinas, montañas).

Operación y mantenimiento

Las necesidades de O&M variarán en función del tipo de sistema por gravedad, aunque generalmente supondrán la reparación de tuberías y la sustitución de grifos (véase D.7 y D.8 ).

Salud y seguridad

Los aspectos relacionados con la salud y la seguridad estarán vinculados al tipo de sistema por gravedad instalado, y normalmente implicarán la construcción de tanques o la excavación de trincheras para tuberías (véase D.7 y D.8 ).

Costos

La gravedad es una fuente de energía gratuita. Según el tamaño del sistema, los costos de capital de los que se abastecen por gravedad suelen ser más elevados que los de aquellos que obtienen el agua de fuentes subterráneas. Esto se debe principalmente al costo de las largas tuberías desde las fuentes situadas en las tierras altas hasta los pueblos y, en parte, al costo de suministrar tanques de almacenamiento. Por el contrario, los costos de funcionamiento a lo largo del tiempo suelen ser bajos.

Consideraciones medioambientales y sociales

La gravedad tiene una buena aceptación, ya que es una fuente de energía gratuita que puede reducir los gastos corrientes. Es respetuosa con el medio ambiente, ya que reduce la necesidad de bombear mediante el uso de energía derivada de combustibles fósiles, que tienen un mayor impacto en la huella de carbono de un sistema, así como en la calidad general del aire.