पाइप एवं टंकी (Pipes & Cisterns) — Basic → Advanced Complete Master Notes
1. Chapter Overview
पाइप एवं टंकी (Pipes & Cisterns) वह अध्याय है जिसमें पाइप द्वारा टंकी को भरने, खाली करने या दोनों कार्यों के संयुक्त प्रभाव से संबंधित प्रश्न पूछे जाते हैं। यह मूल रूप से Time and Work की Rate और Efficiency अवधारणा का अनुप्रयोग है।
- Inlet / भरने वाला पाइप: टंकी में पानी भरता है। इसका Rate धनात्मक माना जाता है।
- Outlet / खाली करने वाला पाइप: टंकी से पानी निकालता है। इसका Rate ऋणात्मक माना जाता है।
- Leakage / रिसाव: सामान्यतः Outlet की तरह काम करता है।
- Combined Pipes: सभी पाइपों के Rates को जोड़कर या घटाकर Net Rate निकाला जाता है।
- Alternate Operation: पाइपों को बारी-बारी से निश्चित समय तक चलाया जाता है।
2. Exam Applicability Map
| Exam Category | Exam | Relevance | Official Syllabus Evidence | PYQ Evidence | Typical Level | Question Pattern |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Railway | RRB ALP | 🟢 Direct | Pipes & Cistern स्पष्ट रूप से syllabus में | Topic-wise PYQ reports उपलब्ध; official paper verification अलग-अलग paper से करना आवश्यक | Basic–Advanced | Combined, leak, alternate, rate |
| Railway | RRB Technician | 🟢 Direct | Pipes & Cistern syllabus में स्पष्ट | Topic-wise previous-question collections उपलब्ध | Basic–Medium | Direct rate और combined pipes |
| Railway | RRB JE | 🟢 Direct | Mathematics syllabus में Pipes & Cistern | Previous-question collections उपलब्ध | Basic–Medium | Rate, combined work, tank filling |
| Railway | RRB NTPC | Time and Work official syllabus में; retrieved current document में Pipes अलग से नहीं | Secondary PYQ collections में topic reported | Basic–Medium | Time & Work application | |
| Railway | RRB Group-D / Level-1 | Time and Work / arithmetic framework; historical RRB syllabus में Pipes & Cistern भी स्पष्ट मिला | Topic-wise collections उपलब्ध | Basic–Medium | Direct pipes, combined pipes | |
| SSC | SSC CGL | Official syllabus में Time & Work | Secondary-source PYQ collections में Pipes & Cistern questions reported | Medium | Leak, inlet-outlet, alternate, capacity | |
| SSC | SSC CHSL | Official syllabus में Time & Work | Secondary-source collections में topic reported | Basic–Medium | Combined rate, tank capacity | |
| SSC | SSC MTS | Elementary Mathematics में Time & Work | Topic-wise collections reported | Basic–Medium | Simple combined/alternate | |
| Defence | CDS | Elementary Mathematics में Time and Work | Topic-specific official verification आवश्यक | Medium | Work-rate based arithmetic | |
| Defence | NDA/NA | 🟠 Limited/Indirect | Topic-specific Pipes evidence इस research में स्थापित नहीं | Topic-specific official verification आवश्यक | — | Basic arithmetic only where applicable |
| UPSC CSE CSAT | Civil Services Preliminary Paper-II | 🟠 Limited/Indirect | Basic Numeracy और Data Interpretation framework | Topic-specific verification आवश्यक | — | Basic numeracy application |
| Banking | IBPS/SBI आदि | Quantitative Aptitude section; topic-specific Pipes evidence notification में आवश्यक रूप से अलग नहीं | Topic-wise preparation/PYQ collections मिलते हैं | Medium–Advanced | Rate, efficiency, variable conditions | |
| अन्य Professional Exams | Medical/Scientific/Engineering आदि | 🟠 Limited/Indirect | Exam-specific notification देखना आवश्यक | सार्वभौमिक PYQ दावा नहीं | — | Notification-dependent |
3. Basic Concepts
3.1 पाइप की Rate
यदि कोई पाइप अकेले एक टंकी को T घंटे में भरता है, तो 1 घंटे में वह टंकी का:
यदि कोई Outlet टंकी को T घंटे में खाली करता है, तो 1 घंटे में वह:
3.2 Positive और Negative Rate
खाली करने वाला पाइप: −1/T
3.3 दो Filling Pipes
A टंकी को 10 घंटे में और B 15 घंटे में भरता है।
B का Rate = 1/15
Combined Rate = 1/10 + 1/15 = 5/30 = 1/6
अतः दोनों मिलकर टंकी को 6 घंटे में भरेंगे।
3.4 Filling + Emptying
A 10 घंटे में भरता है और B 15 घंटे में खाली करता है:
अर्थात टंकी 30 घंटे में भरेगी।
4. Important Definitions
| Term | अर्थ |
|---|---|
| Inlet Pipe | टंकी में पानी भरने वाला पाइप। |
| Outlet Pipe | टंकी से पानी निकालने वाला पाइप। |
| Leakage | टंकी से पानी बाहर निकालने वाला रिसाव। |
| Capacity | टंकी में कुल पानी रखने की मात्रा। |
| Rate | एक इकाई समय में किया गया filling या emptying work। |
| Net Rate | सभी positive और negative rates का कुल प्रभाव। |
| Efficiency | एक इकाई समय में किया गया कार्य। |
5. Complete Concepts
5.1 समान प्रकार के दो Inlet
Combined Time = ab/(a+b)
5.2 दो Inlet और एक Outlet
यदि Net Rate धनात्मक है तो टंकी भरेगी। यदि Net Rate शून्य है तो पानी का स्तर स्थिर रहेगा। यदि Net Rate ऋणात्मक है तो टंकी खाली होगी।
5.3 तीन या अधिक Pipes
सभी Filling Pipes के rates जोड़ें और सभी Emptying Pipes के rates घटाएँ।
5.4 टंकी का कुछ भाग पहले से भरा हो
यदि टंकी का x भाग भर चुका है तो:
फिर:
5.5 Capacity आधारित प्रश्न
यदि टंकी की क्षमता C लीटर है और पाइप की Rate r लीटर/मिनट है:
यदि पाइप की समय-आधारित rate ज्ञात है और capacity पूछी गई है, तो convenient total work units या algebraic equation का प्रयोग किया जा सकता है।
6. Important Rules
7. Formula Section
| स्थिति | Formula |
|---|---|
| A अकेला T घंटे में भरता है | Rate = 1/T |
| A और B दोनों भरते हैं | Net Rate = 1/A + 1/B |
| A भरता, B खाली करता है | Net Rate = 1/A − 1/B |
| A, B भरते और C खाली करता है | Net Rate = 1/A + 1/B − 1/C |
| Time | Work ÷ Rate |
| Remaining Work | Total Work − Completed Work |
| Capacity | Rate × Time |
| Leak अकेले का Rate | Normal Filling Rate − Actual Net Filling Rate |
Leakage Formula
यदि बिना leak पाइप टंकी को A घंटे में भरता है और leak के साथ B घंटे में भरता है:
अतः leak अकेले:
Two Pipes Together + Difference
यदि A और B मिलकर T घंटे में भरते हैं और B, A से d घंटे अधिक लेता है, तो:
इस equation से दोनों individual times निकाले जा सकते हैं।
8. Shortcuts & Tricks
यदि A, B, C के times दिए हैं, तो LCM को टंकी का total work मानना सुविधाजनक होता है।
Example: 9, 18 और 15 का LCM = 90 units। Rates = 10, 5 और −6 units/hour।
A = a घंटे, B = b घंटे → Together = ab/(a+b).
A = a घंटे में भरता और B = b घंटे में खाली करता है → Net Time = ab/(b−a), जब b > a.
पहले एक complete cycle का work निकालें। फिर देखें कितने पूरे cycles में टंकी लगभग भरती है। अंत में remaining fraction को अगले pipe से पूरा करें।
9. Solved Examples
A टंकी को 12 घंटे और B 18 घंटे में भरता है। दोनों साथ में कितने समय में भरेंगे?
उत्तर: 36/5 घंटे = 7 घंटे 12 मिनट
B Rate = 1/18
Combined = 1/12 + 1/18 = 5/36
Time = 36/5 = 7.2 घंटे = 7 घंटे 12 मिनट।
A 10 घंटे में भरता है और B 15 घंटे में खाली करता है। दोनों साथ खुले हों तो टंकी कितने समय में भरेगी?
उत्तर: 30 घंटे
इसलिए Time = 30 घंटे।
A 9 घंटे, B 18 घंटे में भरते हैं और C 15 घंटे में खाली करता है। तीनों साथ खुलें तो टंकी कितने समय में भरेगी?
उत्तर: 10 घंटे
A = +10 units/hour
B = +5 units/hour
C = −6 units/hour
Net = 10 + 5 − 6 = 9 units/hour.
Time = 90/9 = 10 घंटे।
एक पाइप सामान्यतः टंकी को 8 घंटे में भरता है। रिसाव के कारण वही टंकी 12 घंटे में भरती है। रिसाव अकेले टंकी को कितने समय में खाली करेगा?
उत्तर: 24 घंटे
Actual Rate = 1/12
Leak Rate = 1/8 − 1/12 = 1/24.
अतः leak अकेले 24 घंटे में टंकी खाली करेगा।
A 12 घंटे और B 18 घंटे में टंकी भरते हैं। दोनों 4 घंटे चलने के बाद A बंद कर दिया जाता है। B को शेष टंकी भरने में कितना समय लगेगा?
उत्तर: 8 घंटे
4 घंटे में Work = 20/36 = 5/9.
Remaining = 4/9.
B Rate = 1/18.
Time = (4/9) ÷ (1/18) = 8 घंटे।
A 20 घंटे में, B 30 घंटे में और C 60 घंटे में भरते हैं। A सुबह 7 बजे, B सुबह 8 बजे और C सुबह 9 बजे खोले जाते हैं। तीनों खुले रहने के बाद शेष टंकी भरने में कितना समय लगेगा?
8–9 बजे: A+B = 1/20 + 1/30 = 1/12.
9 बजे तक Work = 1/20 + 1/12 = 2/15.
तीनों की Rate = 1/20 + 1/30 + 1/60 = 1/10.
Remaining = 13/15.
Time = (13/15) ÷ (1/10) = 26/3 = 8 घंटे 40 मिनट।
दो pipes 36 मिनट और 45 मिनट में टंकी भरते हैं। एक waste pipe 40 लीटर/मिनट पानी निकालता है। तीनों साथ खुलने पर टंकी 60 मिनट में भरती है। टंकी की capacity कितनी है?
उत्तर: 1200 लीटर
Net Rate = 1/60.
Leak Rate = 1/20 − 1/60 = 1/30 tank/minute.
अर्थात 40 L/min = 1/30 tank/min.
Capacity = 40 × 30 = 1200 L।
8 inlet pipes प्रत्येक 120 घंटे में और 3 outlet pipes प्रत्येक 54 घंटे में टंकी भरते/खाली करते हैं। सभी साथ खोलने पर खाली टंकी कितने समय में भरेगी?
उत्तर: 90 घंटे
3 Outlet Rate = 3/54 = 1/18.
Net Rate = 1/15 − 1/18 = 1/90.
Time = 90 घंटे।
A 12 घंटे और B 18 घंटे में टंकी भरता है। दोनों को 1-1 घंटे बारी-बारी से चलाया जाता है और शुरुआत A से होती है। टंकी कितने समय में भरेगी?
उत्तर: 14 घंटे
6 cycles = 12 घंटे में Work = 30/36 = 5/6.
Remaining = 1/6.
अब A की Rate = 1/12.
1/6 Work के लिए Time = 2 घंटे।
Total = 14 घंटे।
A और B मिलकर टंकी को 6 मिनट में भरते हैं। B को A से 5 मिनट अधिक लगते हैं। दोनों अकेले कितने समय लेते हैं?
उत्तर: A = 10 मिनट, B = 15 मिनट
1/x + 1/(x+5) = 1/6.
हल करने पर x = 10.
अतः A = 10 और B = 15 मिनट।
10. PYQ Master Section
- दो या अधिक inlet pipes की combined rate
- Inlet + leakage
- Inlet + outlet + capacity
- Alternate opening
- एक pipe बंद होने के बाद remaining work
- अलग-अलग समय पर pipes खोलना
- Leakage के कारण अतिरिक्त समय
इन प्रश्नों को यहाँ केवल pattern evidence के रूप में लिया गया है, official verified PYQ के रूप में नहीं।
11. PYQ Pattern Analysis
| Pattern | मुख्य Concept | तैयारी |
|---|---|---|
| Two Inlets | Rates जोड़ना | बहुत मजबूत करें |
| Inlet + Outlet | Positive − Negative Rate | बहुत मजबूत करें |
| Leakage | Normal Rate − Actual Rate | बहुत महत्वपूर्ण |
| Alternate Pipes | Cycle Work | Medium–Advanced practice |
| Capacity | Rate × Time | Unit conversion सहित करें |
| Different Opening Times | Interval-wise Work | Advanced practice |
| Variable Conditions | Equation/LCM | Advanced |
12. Practice Questions
A एक टंकी को 12 घंटे में और B 18 घंटे में भरता है। दोनों साथ में कितने समय में भरेंगे?
A) 6 घंटे B) 7 घंटे 12 मिनट C) 8 घंटे D) 9 घंटे
A 10 घंटे में भरता है और B 15 घंटे में खाली करता है। दोनों साथ खुले हों तो समय?
A) 20 घंटे B) 25 घंटे C) 30 घंटे D) 35 घंटे
A 9 घंटे, B 18 घंटे में भरते हैं और C 15 घंटे में खाली करता है। तीनों साथ में समय?
A) 8 घंटे B) 9 घंटे C) 10 घंटे D) 12 घंटे
एक pipe टंकी को 8 घंटे में भरता है। Leak के कारण 12 घंटे लगते हैं। Leak अकेले कितने समय में खाली करेगा?
A) 18 घंटे B) 20 घंटे C) 24 घंटे D) 30 घंटे
A 12 घंटे और B 18 घंटे में भरते हैं। दोनों 4 घंटे चलने के बाद A बंद हो जाता है। B को शेष टंकी भरने में कितना समय?
A) 6 घंटे B) 8 घंटे C) 9 घंटे D) 10 घंटे
A 20 घंटे, B 30 घंटे और C 60 घंटे में भरते हैं। A 7 बजे, B 8 बजे और C 9 बजे खोले गए। 9 बजे के बाद तीनों साथ चलें तो शेष टंकी भरने में कितना समय?
A) 7 घंटे 40 मिनट B) 8 घंटे C) 8 घंटे 40 मिनट D) 9 घंटे
36 और 45 मिनट के दो inlet तथा 40 L/min का outlet मिलकर टंकी को 60 मिनट में भरते हैं। Capacity?
A) 600 L B) 900 L C) 1200 L D) 1500 L
8 inlet pipes 120 घंटे और 3 outlet pipes 54 घंटे की individual rate रखते हैं। सभी साथ खुलने पर समय?
A) 60 घंटे B) 72 घंटे C) 90 घंटे D) 108 घंटे
A 12 घंटे और B 18 घंटे में भरते हैं। 1-1 घंटे alternate operation, शुरुआत A से। कुल समय?
A) 12 घंटे B) 13 घंटे C) 14 घंटे D) 15 घंटे
A+B मिलकर 6 मिनट में भरते हैं और B को A से 5 मिनट अधिक लगते हैं। A का समय?
A) 8 मिनट B) 10 मिनट C) 12 मिनट D) 15 मिनट
एक tank का 3/5 भाग भर चुका है। Net filling rate 1/10 tank प्रति घंटा है। शेष भाग भरने में कितना समय?
A) 3 घंटे B) 4 घंटे C) 5 घंटे D) 6 घंटे
A 5 घंटे में और B 10 घंटे में भरता है। C 20 घंटे में खाली करता है। तीनों साथ चलें तो tank कितने समय में भरेगा?
A) 3 घंटे B) 4 घंटे C) 5 घंटे D) 6 घंटे
Answer Key
| Q | Answer | Q | Answer |
|---|---|---|---|
| 1 | B | 7 | C |
| 2 | C | 8 | C |
| 3 | C | 9 | C |
| 4 | C | 10 | B |
| 5 | B | 11 | C |
| 6 | C | 12 | B |
Detailed Solutions
13. Concept Based Questions
उत्तर: 16 घंटे
क्योंकि समान pipes की संयुक्त efficiency प्रत्येक की double होती है।
उत्तर: Net Rate = 0; पानी का स्तर स्थिर रहेगा।
नहीं।
सही तरीका rates जोड़ना है: 1/10+1/20=3/20, इसलिए समय 20/3 घंटे है।
14. Advanced Level
यदि A पहले x घंटे, फिर B अगले y घंटे और उसके बाद C खुलता है, तो पूरे प्रश्न को अलग-अलग time intervals में विभाजित करें। प्रत्येक interval का work निकालकर जोड़ें।
यदि leakage पहले कुछ समय तक active है और बाद में repair हो जाती है, तो leak को केवल उस interval में subtract करें। Repair के बाद केवल inlet rates लागू होंगे।
यदि सभी pipes का Net Rate ऐसा है कि निर्धारित समय में work 1 से अधिक हो जाए, तो अतिरिक्त भाग overflow होगा।
जब actual litres/minute दिया हो और filling time दिया हो, तो tank capacity को variable C मानकर equation बनाएँ।
यदि filling और emptying pipes बारी-बारी से खुलते हैं, तो 2-hour या दिए गए cycle का net work निकालना अधिक सुरक्षित है।
15. Common Mistakes
| ❌ गलती | ✅ सही तरीका |
|---|---|
| Times को सीधे जोड़ना | Rates जोड़ें |
| Outlet को positive लेना | Outlet को negative rate लें |
| Leak को ignore करना | Leak rate subtract करें |
| Alternate question में लगातार combined rate लगाना | Cycle-wise work निकालें |
| Minutes और hours mix करना | पूरे प्रश्न में एक ही unit रखें |
| Remaining work भूल जाना | 1 − completed work करें |
| Capacity को बिना unit के निकालना | Litre/minute और minutes का unit match करें |
| Shortcut हर प्रश्न में लगाना | Condition देखकर shortcut चुनें |
16. Exam-Wise Strategy
SSC CGL / CHSL / MTS
RRB ALP / Technician / JE
RRB NTPC / Group-D
CDS / Defence
Banking / Insurance
17. Quick Revision
- Filling = Positive Rate
- Emptying = Negative Rate
- Time T → Rate = 1/T
- Combined filling → Rates जोड़ें
- Filling + emptying → Rates घटाएँ
- Leak = Normal Rate − Actual Rate
- Time = Work ÷ Rate
- Remaining Work = Total − Completed
- Capacity = Rate × Time
- Alternate = Cycle Work Method
- Different opening times = Interval Method
- LCM Method बड़े fraction calculations को सरल बनाता है
18. Final Revision Box
🔥 Golden Rules
- Pipe का समय दिया हो तो rate = 1/time.
- Inlet का sign + और outlet/leak का sign − रखें।
- Combined rate के बाद ही final time निकालें।
- Leakage वाले प्रश्न में normal और actual rate का अंतर लें।
- Alternate questions में cycle बनाएं।
- Opening time अलग हो तो timeline बनाएं।
- Capacity questions में units एक समान रखें।
⚡ Top Tricks
- दो filling pipes: ab/(a+b)
- एक filling + एक emptying: ab/(b−a), जब b>a
- LCM = convenient total work
- Remaining fraction को सीधे rate से divide करें
🎯 Most Important Areas
- Two Pipes Combined
- Inlet + Outlet
- Leakage
- Three Pipes
- Alternate Operation
- Different Starting Times
- Tank Capacity
- Remaining Work
⚠️ Exam Traps
- Time और Rate को interchange न करें।
- Outlet को जोड़ने की बजाय subtract करें।
- Hours/minutes conversion भूलें नहीं।
- Question में “after x hours pipe closed” को ignore न करें।
Research & Evidence Note
Official evidence used for syllabus mapping:
- SSC CGL official examination notice — Quantitative Aptitude में Time & Work.
- SSC CHSL official examination notice — Quantitative Aptitude में Time & Work.
- RRB ALP CEN 01/2024 — Mathematics में Pipes & Cistern स्पष्ट रूप से.
- RRB Technician CEN 02/2025 — Mathematics में Pipes & Cistern स्पष्ट रूप से.
- RRB JE CEN 03/2024 — Mathematics syllabus में Pipes & Cistern.
- UPSC CDS notification — Elementary Mathematics में Time and Work.
PYQ caution: Topic-wise secondary collections को बिना original official paper verification के official PYQ नहीं माना गया है। इसलिए ऊपर “PYQ Pattern” और “secondary-source reported” का स्पष्ट distinction रखा गया है।