• Author / Uploaded
• Genaro Vasquez Velasquez

Citation preview

TOMAS LATERALES

Las tomas laterales constituyen obras de regulacion de agua procedente de un canal principal(orden superior) hacia los laterales(o La regulacion exacta del caudal a derivar es a través de tomas dobles (02 compuertas, la primera se denomina compuerta de oro compuerta de toma, entre ellas un espacio quen actúa como cámara de regulación). Para caudales pequeños se usan compuertas de una sola compueta, la medicion del caudal es bastante aproximada. CONSIDERACIONES HIBRAULICAS

Las tomas se instalan perpendicular al canal alimentador con fines de facilidad en la etapa constructiva. Generalmente se utilizan compuertas cuadradas de dimenciones igual al diametro de la tuberia,(En casos cruce de vias, la longitud Por razones de operación la longitud de la tuberia debe cubrir un sobreancho para atravesar una carretera u otra estructura CALCULOS HIDRAULICOS 1 Ecuacion de las perdidas de carga total (∆h) a.Las Perdidas por entrada se calculan con:

?h H1 Y1

H2

ca nal principa l

Y2

2

L

Aplicando la ecuacion de bernoulli en los puntos 1-2

2

2

v1 v2 H 1+ = H 2+ + ∑ h 1−2 2g 2g

Δh=H 1 −H 2

Con V1=0 de la figura Se tiene

canal latera l

NR

1

2

v2 Δh= + ∑ h1−2 2g

2

v Δh= 2 + ∑ h1−2 Carga total, diferencia de altura en 2 de agua en el canal principal y el c v2 2g = Carga de velocidad en el conducto Δh= +∑ h1−2 2 2g 2 v v H 1+ 1 =H 2+ 2 +∑ h1−2= Sumatoria de perdidas entre los pu 2g En la sumatoria de perdidas debemos considerar la perdida por entrada (he)2gy perdidas por friccion (hf) y perdida de carga por donde

esta ultima se considera despreciable

v 22 h e= K e 2g

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.-

Las perdidas por fricción se calculan con:

h f =S e L

he: Pérdidas por friccion L: Longitud de tuberia Se: Pendiente De la ecuacion de Manning se establece

v=

1 R n 2 3

2 3

1 v= R S n

S

1 2

1 2

vn

R

2

( )

2 3 En caso que la tuberia trabaja lleno

R=

R

D 4

V= velosidad n= Coeficiente de rugosidad manning R= Radio hidráulico S= Pendiente 2D= Diametro L= Longitud de paso de obstáculo

( )

S=

S=

vn

2 3

4 3

Entonces la pendiente

S=

2

2

4 v n D

4 3

la pérdida

4 3

hf=

4 v2 n2 L D

4 3 2

124 .579 n Lv hf= D 1 . 333 2g

2

2

Luego la perdida total es:

2

Haciendo

hv=

v2 2g

Δh=

v2 + he + h f 2g

2 124 .579 n2 L v 2 Δh= 1+ K e + 2g D 1. 333

( (

Δh= 1+ K e +

) )

124 .579 n2 L hv D 1. 333

considerando tuberia de concreto n=0.010 y que existe entrada con arista angulo recto Ke=0.5, se tiene

(

Δh= 1. 5+0 . 028

L D

1. . 333

) hv

expresion de carga total

2 Velocidad en el conducto (v2) Según el Boreau Reclamation la velocidad del conducto no debe superar 1.07 m/s 3 Diametro y area del conducto De la ecuacion de continuidad

Q = v*A A=Q/v

A=(π/4)D^2 D=(4A/π)^(1/4)

PROCEDIMIENTO DE CALCULO Con el caudal Q, suponiendo V= 1.07m/s se obtiene A Luego se determina D, redondeando al diametro comercial

inmediato superior, con este valor se calcula A y posteriormente V. 4 Sumergencia a la entrada (Sme). Puede usarse cualquiera de los siguientes criterios Sme = D Sme = 1.78 hv + 0.0762 5 Sumergencia a la salida (Sms). Sme = 0.0762 6 Ancho 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 3 2

Q= 1. 84 Bh ⇒ h=

(

Q 1 . 84 B

)

2 3

PROCEDIMIENTO DE CALCULO Implica dar dimenciones a la tuberia ( diametro y longitud) calcular la velocidad en el conducto, las dimenciones de caja 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

ELEMENTOS DE UNA TOMA LATERAL

Tubo Respi radero

SLAC

Pér d.

SLAL

Sme

Y1

h

Sms

Y2

B` D B Co ta fon do canal

A

NR

E

D

C 4 :1 m ax

4"

1.50 Mi n

1.- Tomando la recomendación V=1.07 m/s como inicio de calculos. 2.- Cálculo del área A=Q/V 3.- Cálculo del diametro de la tuberia D= raiz(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 2 Tg 22. 5Ο

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

P=b+ 2y √1+Z 2 A=

T +b y 2

T

0.11

1 Z

b

A =by + Zy 2 A by + Zy 2 R= = P b+ 2y √ 1+ Z 2 CANALES RECTANGULAR

T =b P=b+ 2d T

A=bd

R=

1 z

A bd = P b+ 2d

CANALES RECTANGULAR

T =2 Zy

P=2y √ 1+Z 2

T

y

b

y

P=2y √ 1+Z 2

T

y

Ty A= 2

b

A=Zy 2

CANALES CIRCULAR

( θ−sen θ ) D 8 1 P= 2θD

2

A=

R=

D Ø

1 sen θ 1− D 4 θ

(

(

T = sen

)

1 D 2θ

)

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 Respi ra dero

e

SLAC

H Pérd .

SLAL

Sme

Y1

h

Sms

Y2

B`

1 Z

NR

D A

C 4: 1 max

1.50 Min

4"

Descripcion

Simbolo

Und

Toma lateral 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)

1 0.8 0.001

Z

1

n

0.025

y

(m)

Err:522

Y1

(m)

Err:522

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)

Z

0.3 0.001 1

n y

0.2

0.025 (m)

Err:522

Y2

(m)

Err:522

v

(m/s)

Err:522

Diseño de la Toma Lateral

1.- Caudal Velocidad recomendada Longitud de la Tuberia

2.- Area 3.-Diametro

E

D

B C ot a f ondo c anal

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

4.- Diametro 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

(pulg)

Dasumido

(m)

0.406

16

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)

Err:522

Cota A

(m)

Err:522

Cota B

(m)

Err:522

Cota B'

(m)

Err:522

Cota C

(m)

Err:522

SLAL

(m)

Err:522

Cota D

(m)

Err:522

Cota E

(m)

Err:522

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

Lmin

(m)

1.525

L

(m)

Err:522

Lasumido

(m)

Err:522

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 de la losa de operaci Ancho de la loza de operación Espesor de losa de operación Lado de columneta( ver detall

TOMAS LATERALES

Pé rd.

SLAL

Sms

Y2 NR

E

D 4 :1 ma x

1.50 Min

Administrador Técnico ATDR Quillabamba : Sr: SEVILLA

Km 2+000

Km 2+500

Km 3+000

Longitud de la losa de operación Ancho de la loza de operación Espesor de losa de operación Lado de columneta( 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 operaciones 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

T ub o Res pir adero

e

SLAC

H Pérd.

SL AL

Sme

Y1

h

Sms

Y2

B`

1 Z

NR

D C

4: 1 max

1.50 Min

4"

H Y1

E

D

B A

Cota fo ndo c anal

?h

H1 H2

Canal Principal

canal lateral

NR

Y2

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 l

Toma Lateral Entubado

Lc a e b

5.00 0.10 0.41 Err:522 Err:522 0.71 Err:522 1.00 1.00 2.84 0.50 0.15 0.20

%M.S. %R.S. %R.F.

0.10 0.60 0.20

Lasum H Compuerta tipo tarjeta Losa de maniobras Columna

PORCENTAJE Material suelto Roca suelta Roca fija

RESUMEN DE METRADOS Y PRESUPUESTO

CODIGO

DESCRIPCION

Km 1+000

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

Err:522 Err:522 Err:522 Err:522 Err:522 0.35 3.53 Err:522 10.33 Err:522 Err:522 Err:522 1.00

PLANTA Pérd.

b

Y2 E

D 4:1 max

1.50 Min

CANAL PRINCIPAL

SLAL

Sm s

L Col um neta D+1´ CAN AL EN TU BADO (Pas o de

obst aculos -c arretera)

Q, b, S, Z , n, Y, V

D

D +1´

CAN AL LATER AL

Col um neta

1.52 =5`

TXT: Hid raulic a de canales M ax imo Billon B

Datos Canal Principal Q (m3/s) 1 b (m) 0.8 S (m/m) 0.001 Z 1 n 0.025 y (m) ### Y1 (m) ### V (m/s) 0.725

Datos Canal Lateral Q (m3/s) 0.2 b (m) 0.3 S (m/m) 0.001 Z 1 n 0.025 y (m) ### Y2 (m) ### v (m/s) ###

UND.

ml. ml. ml. ml. ml. ml. ml. ml. UND. ml. ml. ml. ml. % % %

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

Q, b, S, Z, n, Y, V

b

Km 1+500 Km 2+000 Km 2+500 Km 3+000

C.C-00

C.C-00

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´

C ANAL LATERAL

1 .52=5`

Q, b, S, Z , n, Y, V

b