TOMAS LATERALES Las tomas laterales constituyen constituyen obras de regulacion de agua procedente de de un canal principal(orden superior) superior) La regulacion exacta exacta del caudal a derivar es a través de tomas dobles (02 compuertas, la primera primera se denomin compuerta de toma, entre ellas un espacio quen actúa como cámara de r egulación). Para caudales pequeños pequeños se usan compuertas de una sola compueta, compueta, la medicion del caudal es bastante apro CONSIDERACIONES HIBRAUL ICAS
Las tomas se instalan perpendicular perpendicular al canal alimentador alimentador con fines de facilidad en la etapa etapa constructiva. Generalmente se utilizan compuertas cuadradas de dimenciones igual al diametro de de la tuberia,(En casos casos cruc Por razones de operación la longitud de la tuberia debe debe cubrir un sobreancho para atravesar una carretera u otr CALCULOS HIDR HIDRAULICOS AULICOS
1 Ecuacion de las perdidas de carga total (∆h) a.a.Las Las Per Perdi dida das s por por entr entrad ada a se se calc calcul ulan an con: con:
H1 Y1 canal principal
NR
1
L Aplicando la ecuacion de bernoulli bernoulli en los puntos 1-2
Con V1=0 de la figura Se tiene
h
v 22 2 g
H 1
v12 2 g
H 2
v 22 2 g
h H 1 H 2 h1 2
h
donde
2
v2 2 g
=
Carga total, dif de agua en el c Carga de veloc
h
1 2 = Sumatoria de p En la suma sumator toria ia de perd perdida idas s debemo debemos s consid considera erarr la perdid perdida a por entr entrada ada (he) (he) y perdi perdidas das por por fricci friccion on (hf) (hf) y p esta ultima se considera despreciable
he K e
v 22 2 g
he: Pérdidas por entrada v2: Velocidad en la tuberia Ke: coeficiente en funcion de la forma de entrada ver tabla.
VALORES DE Ke Forma de entrada Compuerta en pared delgada-contraccion suprimida en los lados y el fondo Tubo entrante Entrada con arista en angulo recto Entrada con arista ligeramente redondeada Entrada con arista completamente redondeada r/D=0.15 Entrada abocinada circular
Ke 1.000 0.780 0.500 0.230 0.100 0.004
b.b.-
Las Las per perdi dida das s por por fric fricció ción n se calcu calcula lan n con: con:
h f S e L he: Pérdidas por friccion L: Longitud de tuberia Se: Pendiente De la ecuacion de Manning se establece 2
v
v
S
vn S 2 3 En caso que la tuberia R trabaja lleno
2 1 1 R 3 S 2 n 1 n
2 1 3 R S2
vn 2 3 R
R
D 4
V= velosidad n= Coeficiente de rugosidad manning R= Radio hidráulico S= Pendiente 2 D= Diametro L= Longitud de paso de obstáculo
4
4
S
Entonces la pendiente
3
2
4 v n
2
la pérdida
4
D 3
h f
h
3
v 2 n 2 L 4
D
h f
Luego la perdida total es:
4
v 22 2 g
3
Lv 2 D 1.333 2 g
124.579 n
2
he h f
124.579n L v h 1 K e D 2 g 2
2
2
1.333
Haciendo
hv
v 22 2 g
124.579n L h 1 K e hv D 2
1.333
considerando tuberia de concreto n=0.010 y que existe entrada con arista angulo recto Ke=0.5, se t
L h 1.5 0.02 028 8 D
1 ..333
hv
expresion de c
2 Velocidad en el con duct o (v2) (v2)
Según el Boreau Reclamation la velocidad del conducto no debe superar superar 1.07 m/s 3 Diametro y area del condu cto
De la ecuacion de continuidad
Q = v*A A=Q/v
A=(π/4)D^2 D=(4A/π)^(1/4)
PROCEDIMIENTO DE CALCUL O
Con el caud caudal al Q, Q, supon suponien iendo do V= V= 1.07m 1.07m/s /s se se obtie obtiene ne A Luego Luego se se deter determin mina a D, D, redon redondea deando ndo al diam diametr etro o co inmediato superior, con este valor se calcula A y posteriormente V.
4 Sumergenc ia a la entrada (Sme).
Puede usarse cualquiera de los siguientes criterios Sme = D Sme = 1.78 hv + 0.0762 5 Sumergenc ia a la salida (Sms).
Sme = 0.0762 6 Anch o de la caja de entrada a la toma (B)
B = D+ 0.305 7 Carga en la caja (h)
Se calcula como un vertedero de pared delgada 2 3
Q 1.84 Bh 2
Q 3 h 1.84 B
PROCEDIMIENTO DE CALCUL O
Implica dar dimenciones a la tuberia ( diametro y longitud) calcular la velocidad en el conducto, las dimenciones la sumergencia en la entrada y en la salida, las dimenciones de transicion de salida y las correspondientes cotas Fig 01 Elemento de una toma lateral
Tubo Respiradero
SLAC
Pérd.
SLAL
Sme
Y1
h
Sms
Y2
B`
D B Cota fondo canal
A
NR E
D
C 4:1 max
4"
1.50 Min
1.- Tomando la recomendación V=1.07 m/s como inicio de calculos. 2.- Cálculo del área A=Q/V 3.- Cálculo de l diam etro de la tu beria D= ra iz(4A/ pi) 4.- Redondear el diametro al inmediato superior existente en el mercado. 5.- Recalcular el área A=(piD^2)/4 6.- Recalcular la velocidad V=Q/A 7.- Calcular la carga de velocidad en la tuberia hv= v^2/(2g) 8.- calcular la carga total ∆h= (1.5+0.028(L/D^1.333)hv 9.- Calcular la sumergencia a la entrada (Sme) .=1.78*hv + 0.0762m 10.- Calcular la sumergencia a la salida (Sms) .= 0.0762m (3") 11.- Calcular los datos de la caja de entrada. b=D+0.305m (D+1´) 12.- Calcular la carga en la caja. Q=1.84Bh^(2/3) entonces h=(Q/1.84B)^(2/3) donde B, es la longitud de la cresta 13.- Calcular cotas.
SLAC = Cota fondo de canal + y1 Cota A = SLAC-h Cota B = SLAC-Sme-D Cota B' = Cota B + D Cota C = Cota B -4pulg = cota B - 0.1016 m SLAL = SLAC -∆h Cota D = SLAL-Sms-D Cota E = SLAL-Y2 14.- Calcular la longitud de salida. Lmin = 1.525 (5') De acuero a Hinds
L
T D 2Tg 22 .5
T: espejo de agua en el canal D: Diametro de la tuberia 15.- Calcular el talud de la transicion de salida. Talud màximo 4:1 16.-
Dimencionamiento Columnetas y Losa de operación Lc= D+(2/3)D Longitud de la losa de operación a= 0.5 Ancho de la loza de operación e= 0.15 Espesor de losa de operación b= 0.2 Lado de columneta( ver detalle de ranura para instalacion)
CANALES TRAPEZOIDAL
T b 2 Zy
T
P b 2 y 1 Z
2
A
T b 2
A by R
A P
0.11
1
y
Z
Zy
b
2
by Zy 2 b 2 y 1 Z 2
CANALES RECTANGULAR
T b
T
P b 2d
1
y
z
A bd R
A P
bd b 2d
CANALES RECTANGULAR
T 2 Zy
T
P 2 y 1 Z 2 A
y
Ty 2
b
A Zy 2
CANALES CIRCULAR
A P
R
( sen ) D 2 8 D
1
Ø
D 2 1 sen 1 D 4
T sen
1 D 2
T 2 y D Y
y
CC = Coef. de corrección =
0.95
(PRESS, H./SHRODER, R./ppl-gtz) CF = Coef. forma de cresta =
0.79
g = Aceleración de la gravedad =
9.81 ELEMENTOS DE UNA TOMA LATERAL F
Tubo Respiradero
e
SLAC
H .
Sme
Y1
h B`
1 Z
D B
Cota fondo canal
A
C .
4"
Des c r ip c i o n
Si m b o lo
Un d
To m a l ater al
Km 1+000 Km 1+500 Datos Canal Principal
Caudal Base Pendiente Talud Coef. Rugosidad Tirante Tirante iterado Velocidad
Q
(m3/s)
b
(m)
S
(m/m)
Z
0.001 1
n y
1 0.8
0.025 (m)
0.966
Y1
(m)
0.966
V
(m/s)
0.725
Datos Canal Lateral
Caudal Base Pendiente Talud Coef. Rugosidad Tirante Tirante iterado Velocidad
Q
(m3/s)
b
(m)
S
(m/m)
0.2 0.3 0.001
Z
1
n
0.025
y
(m)
0.481
Y2
(m)
0.481
v
(m/s)
0.532
Diseño de la Toma Lateral
1.- Caudal Velocidad recomendada Longitud de la Tuberia
2.- Area 3.-Diametro 4.- Diametro
Q
(m3/s)
0.1
V
(m/s)
1.070
L
(m)
5.000
A
(m2)
0.093
D
(m)
0.345
D
(pulg)
15
Dasumido
(pulg)
16
5.- Area 6.- Velocidad 7.-Carga de velocidad en la tuberia 8 La carga Total 9.- Sumergencia de entrada 10.- Sumergencia de la salida 11.- Lados de la caja de entrada 12.- Carga en la caja de entrada
Dasumido
(m)
0.406
A
(m2)
0.130
V
(m/s)
0.771
hv
(m)
0.030
∆h
(m)
0.060
Sme
(m)
0.130
Sms
(m)
0.076
l
(m)
0.71
h
(m)
0.13
e
(m)
0.10
H
(m)
1.00
Altura sobre clave de tuberia
Definicion de Cotas 13.- Calculo de cotas C.F.C.P
(m)
100.00
SLAC
(m)
100.97
Cota A
(m)
100.10
Cota B
(m)
100.43
Cota B'
(m)
100.84
Cota C
(m)
100.33
SLAL
(m)
100.91
Cota D
(m)
100.42
Cota E
(m)
100.43
Lmin
(m)
1.525
L
(m)
1.034
Lasumido
(m)
1.525
C.F.C.P = Cota fondo canal principal SLAC = Superficie libre de agua canal de conduccion SLAL = Superficie libre de agua canal lateral 14.- Calculo de Longitud de Salida De acuerdo a Hinds
15.- Calculo de la transición de salida Talud máximo
4:01
16.- Dimencionamiento Columnetas y Losa de operación
Lc= a= e= b=
(m)
2.845
(m)
0.500
(m)
0.150
(m)
0.200
Longitud Ancho de Espesor Lado de
TOMAS LATERALES
Pérd.
SLAL
Sms
Y2 NR E
D 4:1 max
1.50 Min
Administrador T écnico ATDR Quill abamba : Sr: SEVILLA
Km 2+000
Km 2+500
Km 3+000
de la losa de operación la loza de operación e losa de operación olumneta( ver detalle de ranura para instalacion)
DATOS DE INGRESO TOMA LATERAL
DESCRIPCION
SIMBOL
Longitud de losa de operación Ancho de losa de operación Espesor de losa de operacione Traslape de Fierro Espc de fierros Espc de fierros
Lc a e Trasl. Esp. Esp.
METRADO DE FIERRO DE 3/8" ELEMENTO
GEOMETRIA DEL ELEMENTO
PARTE ESTRUC.
Longitud del Nº fierro elementos
Parcial m
L=2.76 m
Transversal Longitudinal
Total (ml) Total (Kg) Total (Varillas)
Losa
0.50 2.84
15.22 3.50
7.61 9.96
KM 1
C.C-02
C.C-03
C.C-04
C.C-05
C.C-06
C.C-07
C.C-08
C.C-02
C.C-03
C.C-04
C.C-05
C.C-06
C.C-07
C.C-08
0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00
2.84 0.50 0.15
0 0.2 0.2
Nº veces
1.00 1.00
KM 1
7.61 9.96 0.00 0.00 0.00 0.00 17.57 10.33 1.15
C.C-09
Und. ml. ml. ml. ml. ml. ml.
C.C-09
C.C-00
C.C-00
0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00
ELEMENTOS DE UNA TOMA LATERAL F
Tubo Respiradero
e
SLAC
H .
Sme
Y1
h
S B`
1 Z
NR
D
D
B A
Cota fondo canal
C .
4"
H
Y1
?
H1 H2
Canal Principal
c la
NR
2
1
L
DATOS DE INGRESO OBRA DE ARTE
SIMBOL O
Km 1+000 Km 1+500 Km 2+000 Km 2+500 Km 3+000 Km 0+000 Km 0+000
L e D Y1 Y2
Toma Lateral Entubado
Lc a e b
5.00 0.10 0.41 0.97 0.48 0.71 1.53 1.00 1.00 2.84 0.50 0.15 0.20
%M.S. %R.S. %R.F.
0.10 0.60 0.20
l Lasum H Compuerta tipo tarjeta Losa de maniobras Columna
PORCENTAJE Material suelto Roca suelta Roca fija
RESUMEN DE METRADOS Y PRESUPUESTO
INGRESO Y CAJA DE SALIDA DESBROCE Y LIMPIEZA DE ARBUSTOS Y MALEZA(Ancho 2m) TRAZO Y REPLANTEO EXCAVACION CAJA CANAL MATERIAL SUELTO A MANO EXCAVACION CAJA CANAL ROCA SUELTA A MANO EXCAVACION CAJA CANAL ROCA FIJA A MANO PREPARADO Y ZARANDEO EN CAMA DE APOYO PARA TUBERIA(10 cm) RELLENO COMPACTADO EN CAPAS DE 0.15M DE ESPESOR ENCOFRADO Y DESENCOFRADO DE OBRAS DE ARTE
FIERRO DOBLADO Y COLOCADO PREPARACION Y VACIADO Cº f'c 175 Kg /cm2 PREPARACION Y VACIADO Cº f'c 140 Kg /cm2 TARRAJEO CON MORTERO DE CEMENTO/ARENA 1:4 SUMINISTRO Y COLOCACION DE COMPUERTA TIPO TARJETA
13.05 4.64 0.75 4.47 1.49 0.35 3.53 4.10 10.33 0.41 2.77 3.66 1.00
PLANTA b
L C A N A
Pérd. L
Columneta P
SLAL R
´ IN C IP A
CANAL ENTUBADO (Paso de obstaculos-carretera) L
ms
D
Q, b, S, Z, n, Y, V
´
Y2 Columneta
E TXT:Hidraulica de canales Maximo Billon B
4:1max
1.50 Min
nal teral
Y2
Datos Canal Principal Q (m3/s) 1 b (m) 0.8 S (m/m) 0.001 Z 1 n 0.025 y (m) 0.966 Y1 (m) 0.966 V (m/s) 0.725
Datos Canal Lateral Q (m3/s) 0.2 b (m) 0.3 S (m/m) 0 Z 1 n 0.03 y (m) 0.48 Y2 (m) 0.48 v (m/s) 0.53
UND.
ml. ml. ml. ml. ml. ml. ml. ml. UND. ml. ml. ml. ml. % % %
C.C-00
C.C-00
DESCRIPCION Longitud de Tuberia-Cruce de Obstáculo Espesor de canal Diametro de la tuberia de salida(T.L) Tirante canal Principal Tirante canal lateral Lados de la caja de entrada Logitud de Salida Ancho de la Tapa Metalica Compuerta tipo tarjeta D X D Longitud de losa de operación Ancho de losa de operación Espesor de losa de operaciones Columnas Para colocasión de tarjeta Porcentaje de Material suelto. Porcentaje de Roca Suelta Porcentaje de Roca Fija
C.C-00
C.C-00
C.C-00
C.C-00
C.C-00
UND.
,
,
,
,
,
,
m2. m2. m3 m3 m3. m3. m3. m3. Kg. m3. m3. m2. UND
D+1´
D+1´
CANAL LATERAL
1.52=5`
Q, b, S, Z, n, Y, V
b
