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• Anthony Torres Parra

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• Descarga (hidrología)
• Canal
• Riego
• Hidráulica
• Medición

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INDICE I.

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 2

II.

OBJETIVOS......................................................................................................................... 3

III.

MARCO TEÓRICO .......................................................................................................... 4

3.1.

GENERALIDADES ...................................................................................................... 4

3.2.

OBRAS DE TOMA ...................................................................................................... 4

3.3.

TOMA LATERAL ......................................................................................................... 5

3.3.1.

CLASIFICACIÓN ................................................................................................. 6

3.4.

DISPOSICIÓN DE LAS OBRAS ................................................................................ 8

3.5.

CONSIDERACIONES HIDRÁULICAS ...................................................................... 8

3.6.

UBICACIÓN Y ORIENTACION DE UNA DE TOMA LATERAL ............................ 9 DISEÑO HIDRÁULICO ................................................................................................. 12

IV. 4.1.

TOMAS LATERALES NO TUBULARES ................................................................ 12

V.

EJERCICIOS DE APLICACIÓN ...................................................................................... 22

VI.

CONCLUSIONES .......................................................................................................... 27

VII.

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 27

1

I.

INTRODUCCIÓN

Las estructuras te “Tomas” son una pieza fundamental en el desarrollo de las obras de irrigación. El presente trabajo está enfocado al desarrollo del diseño hidráulico de toma lateral; del tipo de tomas superficiales; que básicamente permiten derivar aguas de canales o ríos a canales de orden inferior o laterales, para luego irrigar parcelas. El problema que se tiene con este tipo de obras; se da cuando no presentan revestimiento los canales principales; pues la socavación y sedimentación estarán presentes además de las condiciones topográficas. Por tal motivo, es usual la derivación directa de los volúmenes de agua requeridos y conducirlos a través de canales, galerías y/o tuberías, para atender la demanda que se presenta en el sistema de recepción (agua potable, riego, energía, etc.). Cada intervención sobre el recurso hídrico, origina alteraciones en el régimen de caudales, aguas abajo de la estructura de captación, por lo que su aplicación deberá considerar al mismo tiempo la satisfacción de la demanda definida por el proyecto y los impactos sobre sectores ubicados en niveles inferiores. En general la obra de toma está constituida por un órgano de cierre, estructuras de control, estructuras de limpieza, seguridad y la boca toma. Cada uno de los elementos indicados cumple una función o misión específica.

2

II.     

OBJETIVOS Conceptualizar el término Toma lateral; definir y ubicar las partes de dicha estructura Presentar el diseño hidráulico de la Toma Lateral Definir el uso y la ubicación correcta de tomas laterales Determinar las pérdidas de carga que se generan al utilizar tomas laterales Realizar ejemplos de aplicación

3

III.

MARCO TEÓRICO 3.1.

GENERALIDADES Las tomas pueden ser en compuertas de pared delgada o compuertas en orificios sumergidos. El Bureau of Reclamation recomienda utilizar compuertas cuadradas que se acoplen a los conductos circulares cuando se trate de tomas entubadas siendo las dimensiones de la compuerta iguales al diámetro del tubo. Asimismo, manifiesta que con el fin de obtener una medición del gasto bastante aproximada cuando se trata de tomas entubadas, la sumergencia debe ser igual al diámetro del conducto.

3.2.

OBRAS DE TOMA El funcionamiento de estos elementos, ya sea de manera combinada o individual, deberá lograr el objetivo principal de su aplicación y al mismo tiempo no deberá originar fenómenos negativos a la propia seguridad de las obras civiles ni al medio físico que se encuentra bajo su influencia directa o indirecta. En general, el diseño de la obra de toma debe considerar los siguientes aspectos:    

No debe generar perturbaciones excesivas. No debe generar choques excesivos sobre las paredes de las estructuras. No debe generar cambios bruscos en la dirección general de escurrimiento. Debe devolver las aguas en exceso al río sin originar solicitaciones que excedan las que puede resistir el medio físico.  Debe permitir una transición gradual del flujo desde el curso natural hacia la bocatoma. Naturalmente, no es posible, en muchos casos, cumplir todas las condiciones al mismo tiempo, por lo cual se sacrificarán algunas bajo compromiso, es decir, tomando medidas complementarias que logren mitigar las eventuales consecuencias negativas. Los tipos de obra de toma adquirirán una conformación según la naturaleza del recurso que se pretende utilizar. general se pueden considerar tres tipos: OBRAS DE TOMA SUPERFICIALES     

Toma Directa Presa Derivadora Toma de Fondo (Tirolesa o Coanda) Toma de Techo Estación de Bombeo

OBRAS DE TOMA SUBTERRÁNEAS  

Captación de Vertientes Pozos Excavados 4



Pozos Profundos

OBRAS DE TOMA SUBSUPERFICIAL  

Cámaras de Infiltración Galerías Filtrantes

3.3.

TOMA LATERAL La toma lateral es una obra de captación superficial y es la más empleada cuando se trata de captar el agua de un río. Construidos en la cabecera de un canal de riego. La finalidad de estos dispositivos es derivar y regular el agua de un canal principal, a los laterales o de éstos a los sub-laterales y de éstos últimos a los ramales. Está conformada por una compuerta, que es una placa móvil, plana que al levantarse permite guardar la altura del orificio que se va descubriendo, a la vez que controla el caudal que ingresa a través de el orificio, generalmente se hace entre el borde del canal y la parte inferior de la compuerta, por lo que su ancho coincide con el del canal lateral. El flujo del canal cuando se cierra la compuerta es normal a ella

Grafico N° 01 y 02: Tomas Laterales de canal Antiguo Jayana –Lambayeque.

5

Grafico 03 y 04: La forma más simple de concebir una captación es con una bifurcación

3.3.1. CLASIFICACIÓN a) TOMA LATERALES TUBULARES Estas obras pueden servir para medir la cantidad de agua que circula por ellas. Para obtener una medición exacta del caudal a derivar, éstas tomas se diseñan dobles, es decir, se utilizan dos baterías de compuerta; la primera denominada compuerta de orificio y la segunda compuerta de toma y entre ellas un espacio que actúa como cámara de regulación. Para caudales pequeños y considerando el aspecto económico, se utilizan tomas con una sola compuerta con la cual la medición del caudal no será muy exacta pero sí bastante aproximada.

Grafico 05: Toma Lateral tubular 6

Grafico 06: Toma Lateral tubular-Pérdidas de carga

b) TOMAS LATERALES NO TUBULARES Las tomas generales se diseñarán de acuerdo a las condiciones topográficas que presenten la rasante del canal alimentador y el canal derivado, también se hará el estudio de las pérdidas de carga ya que los conocimientos de ellas nos permiten calcular los nivele de energía, muy importante para el “Dimensionamiento de estas estructuras Hidráulicas”. Las pérdidas de carga se expresen en: 𝒉=𝒌

Grafico 07: Toma Lateral No Tubular-VISTA PLANTA

𝒗𝟐 𝟐𝒈

Grafico 08: Toma Lateral No Tubular-VISTA PERFIL 7

3.4.

DISPOSICIÓN DE LAS OBRAS

Cuando no es posible orientar la toma de manera aproximadamente perpendicular al flujo o cuando se requiere proteger la pequeña toma, se construye un muro transversal sobre un sector de la sección del río inmediatamente aguas arriba de la toma. Dada la gran complejidad de la hidráulica, morfología de los ríos y lo impredecible de su misma naturaleza, las tomas directas solo son recomendables en los siguientes casos: a) Cuando el lecho es de roca y el río está confinado b) Cuando se trata de estructuras temporales

3.5.

CONSIDERACIONES HIDRÁULICAS

Para una toma sumergida, la capacidad de captación se calcula con base en la ecuación de Galilei – Schülers Torricelli, obteniendo la conocida expresión:

𝑄𝑎 = 𝑘 ∗ 𝑢𝑑 ∗ 𝑎 ∗ 𝐵𝑎 √2 ∗ 𝑔 ∗ ℎ

Gráfico 09: Toma Lateral sumergida

Gráfico 10: inclinación de compuerta

Gráfico 11: coeficiente de descarga 8

Dónde: µd = Coeficiente de descarga para flujo sumergido k = factor de reducción por flujo sumergido a = Abertura de la compuerta en m. El coeficiente de descarga µd depende principalmente de las condiciones de abertura del orificio, tal como se muestra en el diagrama de la Figura, que resume las investigaciones de Gentilini. El factor de corrección k expresa, en analogía con una toma a superficie libre, la influencia del flujo que se desarrolla aguas abajo del elemento considerado. Para flujo no sumergido, k toma el valor de k = 1.

3.6.

UBICACIÓN Y ORIENTACION DE UNA DE TOMA LATERAL

El movimiento de sedimentos en la zona de influencia de la toma aún no está definido con claridad, sin embargo, el comportamiento del material de arrastre juega un papel relevante en el éxito o el fracaso de una obra de toma en un río. La ubicación de la toma y su disposición en relación a la dirección de flujo, será de verdadera influencia para el comportamiento del movimiento de los sedimentos. Habermaas, realizó investigaciones de las relaciones entre la derivación de caudales líquidos y sólidos con las formas de captación superficial. Este investigador comparó una gran cantidad de formas de río y obras de toma, demostrando la gran influencia entre las condiciones de movimiento de sedimentos y la ubicación de la toma. La derivación del caudal desarrolla un punto de remanso, en el cual se presenta la separación del flujo en dos partes, una parte con un caudal Qu, cuyo movimiento sigue la trayectoria original y una segunda con un caudal derivado Qa. A consecuencia de la separación del flujo y a partir del punto de remanso se forma una línea-frontera que cubre un sector en el que se presenta la separación de las

Gráfico 12: Orientación del flujo en una obra de toma superficial

9

líneas de escurrimiento. El punto de remanso abarca una zona que se desplaza hacia aguas arriba, disminuyendo gradualmente su influencia, formando de esta manera una línea-frontera o plano-frontera. El caudal Qa origina cambios en la dirección de flujo, que da lugar a la formación de una corriente secundaria, la cual con la superposición del flujo principal genera un movimiento en espiral que se desplaza desde la superficie hasta la solera El caudal Qu conlleva a una ampliación de la sección, generando como consecuencia un flujo secundario a manera de espiral desde la base hacia la superficie. De esta forma se produce dos flujos en espiral con gran turbulencia a lo largo de la línea-frontera, en un primer caso conduciendo los sedimentos hacia el sistema de aducción en proporción directa al caudal Qa y en segundo caso alejando de la misma línea por el caudal Qu. La magnitud de los volúmenes de sedimento en movimiento será función también de los valores que alcancen las velocidades de flujo que se desarrollen y por lo tanto de las consiguientes tensiones de corte. Por lo anteriormente indicado, es necesario considerar dos aspectos para reducir el ingreso de material al sistema de aducción:  Favorecer al desarrollo del flujo con caudal Qu.  Reducir las posibilidades de formación del flujo con caudal Qa.

Gráfico 13: desplazamiento de Azolves (sedimentos) 10

El desarrollo de una curva favorece a la generación del flujo secundario. La disposición de la toma en la ribera exterior de una curva permite a este sector ser el más favorable para emplazar la toma por cuanto el flujo secundario se expresa en su plenitud a consecuencia del efecto de curva. Según Garbrecht, el efecto de curva se manifiesta hacia abajo en una distancia equivalente a dos veces el ancho del río desde el vértice de la curva. No es recomendable ubicar la toma en la ribera interior de un curso de agua, por cuanto no es posible evitar que en este sector se presenten procesos de sedimentación, que inhabiliten rápidamente el sistema de captación. La magnitud del flujo secundario en una curva y la intensidad del movimiento del sedimento, dependen del radio y del ángulo de curvatura. Para curvas suaves (Radio: Ancho > 7:1) y/o curvas muy cortas (α < 30º), el efecto de curva no se desarrolla plenamente, siendo necesario considerar obras complementarias para generar un mejor desarrollo del efecto de curva.

Gráfico 14: Obras de toma en una curva suave (Müeller) y en un angostamiento

La incorporación de un espigón declinante en la ribera interior, puede forzar el efecto de curva y por lo tanto generar la desviación del sedimento hacia el sector interior de la curva.

11

IV.

DISEÑO HIDRÁULICO 4.1.

TOMAS LATERALES NO TUBULARES

CÁLCULOS HIDRÁULICOS 1. Evaluaremos pérdidas de carga

𝑘 ∗ 𝑣2 ℎ= 2∗𝑔 Donde k es un coeficiente de pérdida, se escogerá el valor más apropiado de los que estudiosos recomiendan. Cabe destacar que lo valores de k son obtenidos experimentalmente y llevados a la práctica en fenómenos similares.

PERDIDAS DE CARGA PRESENTES EN LAS TOMAS:

12

Pérdidas que comúnmente se originan en las Tomas: Entre secciones 1 y 2: (Pd) Pérdidas de derivación y bordes de entrada. Entre secciones 2 y 3: (Pr) Pérdidas por regías Entre secciones 3 y 4: (Pp) Pérdidas por machón o pilar. Entre secciones 4 y 5: (Pc) Pérdidas por compuerta. Generalmente para nuestros diseños consideramos las pérdidas por derivación y por compuerta, pues las otras tienen mínima incidencia en el diseño, por lo que hacer el balance de energía (Ecuación de Bernoulli) entre las secciones 1 y 5 tendremos:

𝐸1 = 𝐸5 + 𝑃𝐷 + 𝑃𝐶 PERDIDAS POR DERIVACION Según Ven Te Chow, este fenómeno es complicado por las diferentes variables que en el intervienen, a continuación, se presenta algunos valores del coeficiente (Kd), para un ángulo de derivación de 90°

Donde: 𝑝𝑑 = 𝑘𝑑

𝑣2 2∗𝑔

Kd= Coeficiente de pérdida por derivación. V= velocidad correspondiente al canal alimentador. Las pérdidas por los bordes de entrada no se tomarán en cuenta por no tener significancia PERDIDAS POR COMPUERTA Tomando en consideración todos los experimentos al respecto hemos realizado un análisis de dicha situación, donde se ha tratado de resumir el fenómeno, teniendo en cuenta las conclusiones respectivas. Análisis del Flujo en la Compuerta de Fondo

13

H1= Energía total en las inmediaciones de la Compuerta, cuando: Y1/a < 1.4, se emplea la fórmula de orificio con poca carga (no hay resalto)

2

3

3

𝑄 = ∗ 𝐶𝑑 ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝑏*(𝐻1 2 −𝐻2 2 ) ………(I) 3

Y1/a > 1.4, se emplea la fórmula de orificio sumergido.

𝑄 = 𝐶𝑑 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏* √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻0

………….. (II)

Donde: Cd= Coeficiente de descarga Y1= Altura de agua antes de la compuerta Ys = Altura de inmersión. Hs= Diferencia de niveles antes y después de la compuerta a = Altura de la compuerta b= Ancho de la abertura Cc= Coeficiente de contracción L1= Distancia de la compuerta a la que ocurre Y2 ∆𝑬 = Pérdida de carga en el resalto Y3= Tirante conjugado (sub crítico) de Y2 L2= Longitud del resalto Ho= H1-Y2 descarga libre Ho= H1 – Ys descarga sumergida ∆𝒄 = Pérdida de carga por compuerta

El coeficiente de contracción y de descarga depende de la relación según la relación de Vedernicov, para encontrar Cd, Y5, Y3, Y2, ∆𝐸, ∆𝑐, l se usan las relaciones siguientes:

14

COEFICIENTE DE CONTRACCION

𝐶𝑑 =

𝑐𝑐

𝑎 √𝑙 + 𝑐𝑐 ∗ 𝑦1

𝑦2 2 ∗ 𝑔2 𝑦 22 √ 𝑦3 = − + + 2 𝑔 ∗ 𝑦2 4 𝑦5 𝑌3 = √𝑙 + 𝐹3 ∗ (1 + ) 𝑦3 𝑌2

𝑌2 = 𝑎 ∗ 𝑐𝑐

∆𝐸 =

(𝑌3 − 𝑌2 )3 𝑌2 ∗ 𝑌3

COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DEL SALTO DESPUÉS DE LA COMPUERTA 1) Cuando el tirante del canal agua debajo de Y3 es mayor a Y3; en este caso el salto se correrá hacia aguas arriba chocando con la compuerta y ahogando el orificio, se dice que la descarga es sumergida. 2) Cuando el tirante del canal aguas debajo de Y3 es igual a Y3, en este el salto ocurrirá inmediatamente de Y2, este es un caso ideal, para evitar la erosión, la descarga es libre. 3) Cuando el tirante del canal aguas debajo de Y3 es menor que Y3, en este caso el salto es repelido desde el lecho y carrera hacia aguas debajo causando fuerte erosión, este tipo de salto deberá evitarse en el diseño, la descarga es libre. Casos: 

Cuando la ecuación es libre a la salida de la compuerta, la ecuación (II) toma la siguiente forma: 𝑄 = 𝐶𝑑 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏* √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻0 = 𝐶𝑑 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏* √2 ∗ ℎ ∗ (𝐻1 − 𝑌2= 𝑉2

𝐶𝑑 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏* √2𝑔 ∗ (2∗𝑔 + ∆𝑐)

15



Cuando la descarga es sumergida o ahogada la misma ecuación II, se convierte en: 𝑄 = 𝐶𝑑 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏* √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻0 = 𝐶𝑑 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏* √2 ∗ ℎ ∗ (𝐻1 − 𝑌𝑆 Por otro lado, se tiene para descarga libre (Ecuación II) 𝑄 = 𝐶𝑑 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏* √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻0 𝑄

𝑎∗𝑏

= 𝐶𝑑 ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻0 𝑣2 =

𝑣2 =

𝑄 𝐴

Cd ∗ a ∗ b ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻0 𝑎∗𝑏

𝑣2 = Cd ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ 𝐻0 Despejando Ho: 𝐻0 = 𝑉2

𝑉2 + ∆𝐶 2∗𝑔 1

𝑉2

𝐻0 = 2∗𝑔 + ∆𝐶 = 𝑐𝑑2 ∗ 2∗𝑔 Donde: ∆𝐶 = 𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎

1 𝑉2 ∆𝐶 = 𝑃𝑐 = ( 2 − 1) ∗ 𝑐𝑑 2∗𝑔

16

4.2.

TOMAS LATERALES TUBURALES



Estas obras pueden servir para medir la cantidad de agua que circula por ellas.



Para obtener una medición exacta del caudal a derivar, éstas tomas se diseñan dobles, es decir, se utilizan dos baterías de compuerta; la primera denominada compuerta de orificio y la segunda compuerta de toma y entre ellas un espacio que actúa como cámara de regulación.



Para caudales pequeños y considerando el aspecto económico, se utilizan tomas con una sola compuerta con la cual la medición del caudal no será muy exacta pero sí bastante aproximada.

CÁLCULOS HIDRÁULICOS

1. Ecuación de las pérdidas de carga total. Aplicando la ecuación de Bernoulli en las secciones 1 (entrada del conducto) y 2 (salida, y considerando como nivel de referencia al eje del conducto (ver figura) se tiene:

17

∆ℎ =

𝑉2 + ∑ ℎ1−2 2𝑔

donde: ∆ℎ: Carga total, diferencia de altura entre la superficie libre de agua en el canal principal y canal lateral. 𝑉2 2𝑔

= ℎ𝑣: Carga de velocidad en el conducto.

∑ ℎ1−2 : Sumatoria de pérdidas entre los puntos 1 y 2.

2. Velocidad en el conducto (V) Según la Bureau Of Reclamation, la velocidad en el conducto no debe superar a 1.07 m/s.

3. Diámetro (D) y área (A) del conducto. Aplicando la ecuación de continuidad: Para los cálculos, con el gasto de Q y suponiendo v=1.07m/s, con las ecuaciones anteriores encontramos A y D; este valor se redondea de acuerdo al diámetro superior inmediato que ofrecen los fabricantes. Con este valor se recalcula 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) Sms= 0.0762

6. Ancho de la caja de entrada a la toma (B) B = D + 0.305

7. Carga de la caja (h) Se calcula como un vertedero de pared delgada. 𝑄 = 1.84𝐵 18

entonces: 𝑄 2/3 ℎ=( ) 1.84𝐵

PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO El diseño de la toma lateral implica dar dimensiones a la tubería (diámetro y longitud), calcular la velocidad en el conducto, las dimensiones de la caja, la sumergencia de entrada y salida, las dimensiones de la transición de salida y sus inclinaciones y las cotas de fondo correspondientes, conforme la figura siguiente:

El U.S Bureau Of Reclamation proporciona ciertas recomendaciones para el diseño, del cual se ha adaptado el siguiente de cálculo: 1. Aceptar la recomendación para la velocidad del conducto V = 1.07m/s para iniciar los cálculos.

2. Calcular el área. 𝐴=

𝑄 𝑉

3. Calcular diámetro de la tubería. 4𝐴 1/2 𝐷=( ) 𝜋 4. Redondear el diámetro a uno superior inmediato que se encuentre disponible en el mercado.

5. Recalcular el área.

19

𝐴=𝜋

𝐷² 4

6. Recalcular la velocidad. 𝑉=

𝑄 𝐴

7. Calcular la carga total. ∆ℎ =

𝑉2 + ∑ ℎ1−2 2𝑔

8. Calcular la Sumergencia a la entrada (Sme)

𝑆𝑚𝑒 = 1.78ℎ𝑣 + 0.0762

9. Calcular la Sumergencia a la salida (Sms)

𝑆𝑚𝑒 = 0.0762

10. Calcular los datos de la caja de entrada

𝐵 = 𝐷 + 0.305 11. Calcular la carga en la caja

𝑄 = 1.84𝐵 Donde B es la longitud de la cresta 𝑄 2/3 ℎ=( ) 1.84𝐵 12. Calcular las cotas SLAC=

Nf + y1

cota A=

SLAC - h

cota B=

SLAC - Sme - D

Cota B'=

cota B + D 20

Cota C=

cota B - 0.1016

SLAL=

SLAC - Dh

Cota D=

SLAL - Sms - D

Cota E=

SLAL - Y2

13. Calcular la longitud de salida. a. 𝐿𝑚í𝑛 = 5𝑝𝑖𝑒𝑠 = 1.525𝑚 b. De acuerdo a Hinds: 𝐿𝑠 =

𝑇 − 𝐷 2 tan 22.5°

c. Por diámetro: 𝐿𝑠 = 4𝐷 Donde: T=espejo de agua en el canal D=diámetro de la tubería

14. Calcular el talud de transición de saluda Talud máximo 4.1

21

V.

EJERCICIOS DE APLICACIÓN

Elaborar el diseño hidráulico de la toma lateral izquierda perteneciente al canal Kanchal, ubicada en la progresiva 8+100. Los datos son los siguientes:  Canal principal CAUDAL

Q=

16 m³/s

TALUD

z=

0

PENDIENTE

s=

0.0014

RUGOSIDAD

n=

0.014

ANCHO

b=

3.59 m

TIRANTE

y1=

1.79 m

VELOCIDAD

V=

2.49 m/s

CAUDAL

Q=

1.41 m³/s

TALUD

z=

0

PENDIENTE

s=

0.002

RUGOSIDAD

n=

0.014

ANCHO

b=

1.35 m

TIRANTE

Y2=

0.67 m

VELOCIDAD

V=

1.55 m/s

ESPEJO

T=

1.35 m

 Gasto a derivar

 Sabemos que la cota del fondo del canal principal en el sitio de toma es: Nf = 2589.6 msnm  La longitud de la tubería es: L = 5m

22

SOLUCIÓN:

1. Asumir 𝑉 = 2.5 𝑚/𝑠 2. Calcular el área. 𝐴=

𝑄 = 0.564 𝑚 2 𝑉

3. Calcular diámetro de la tubería. 4𝐴 1/2 𝐷 = ( ) = 0.8474 𝑚 = 33.36 𝑝𝑢𝑙 𝜋

4. Redondear el diámetro a uno superior inmediato que se encuentre disponible en el mercado. 𝐷 = 36 𝑝𝑢𝑙 = 0.9144 𝑚

5. Recalcular el área. 𝐴=𝜋

𝐷² = 0.657 𝑚² 4

6. Recalcular la velocidad. 𝑉=

𝑄 = 2.147𝑚/𝑠 < 2.5𝑚/𝑠 𝑂𝐾! 𝐴

7. Calcular la carga total. ∆ℎ =

𝑉2 + ∑ ℎ1−2 2𝑔

∑ ℎ1−2 = ℎ𝑒 − ℎ𝑓 𝑉2 ℎ𝑒 = 𝑘𝑒 = 0.183 𝑚 2𝑔 ℎ𝑓 = 𝑆𝐸 . 𝐿 = 0.03232 𝑚

23

∑ ℎ1−2 = ℎ𝑒 − ℎ𝑓 = 0.2156 𝑚 ∆ℎ =

𝑉2 + ∑ ℎ1−2 = 0.4506 𝑚 > 0.2156 𝑚 𝑂𝐾! 2𝑔

8. Calcular la Sumergencia a la entrada (Sme) 𝑆𝑚𝑒 = 1.78ℎ𝑣 + 0.0762 = 0.4944 𝑚

9. Calcular la Sumergencia a la salida (Sms) 𝑆𝑚𝑒 = 0.0762 𝑚 10. Calcular los datos de la caja de entrada 𝐵 = 𝐷 + 0.305 = 1.2194 𝑚 11. Calcular la carga en la caja

𝑄 = 1.84𝐵 Donde B es la longitud de la cresta ℎ=(

𝑄 2/3 ) = 0.7337 𝑚 1.84𝐵

12. Calcular las cotas SLAC=

2591.3900 msnm

cota A=

2590.6563 msnm

cota B=

2589.9812 msnm

Cota B'=

2590.8956 msnm

Cota C=

2589.8796 msnm

SLAL=

2590.9394 msnm

Cota D=

2589.9488 msnm

Cota E=

2590.2646 msnm

13. Calcular la longitud de salida. a. 𝐿𝑚í𝑛 = 5𝑝𝑖𝑒𝑠 = 1.525𝑚 b. De acuerdo a Hinds:

24

𝐿𝑠 =

𝑇 − 𝐷 = 0.525 𝑚 2 tan 22.5°

c. Por diámetro: 𝐿𝑠 = 4𝐷 = 3.6576𝑚 Por lo tanto, se escogerá una longitud igual a: 𝐿𝑠 = 4𝑚

14. Calcular el talud de transición de saluda Talud máximo 4:1 4:1 > 12.66:1 OK!

DISEÑO FINAL DE LA TOMA LATERAL TUBULAR

SLAC=

2591.3900 msnm

cota A=

2590.6563 msnm

cota B=

2589.9812 msnm

Cota B'=

2590.8956 msnm

Cota C=

2589.8796 msnm

SLAL=

2590.9394 msnm

Cota D=

2589.9488 msnm

Cota E=

2590.2646 msnm

L=

5m

25

Ls =

4m

∆ℎ =

0.45 m

D=

36 pul

y1=

1.79 m

Y2=

0.67 m

Sme=

0.50 m

Sms=

0.08 m

h=

0.74 m

Talud=

12.66:1

26

VI.    

CONCLUSIONES Hemos definido y explicado las partes de una toma lateral según el tipo de esta. Mediante el ejemplo, explicamos cómo es que se realiza el diseño de una toma lateral. Con la ayuda de imágenes, explicamos las diferentes ubicaciones de las tomas laterales Sabemos por las formulas dadas como hallar las pérdidas de carga en dicha estructura.

VII.    

BIBLIOGRAFÍA

Ing. Abulú Ramos. Estructuras Hidráulicas. Lambayeque. Programa Nacional de Riego PRONAR, “Diseño de Obras de Toma y Galerías Filtrantes”. Cochabamba, Bolivia. Año 2002 Ing. Washington Sandoval E. (2017).Tomas de agua. LIMA Villón Béjar Máximo. “Diseño de estructuras hidráulicas”. Instituto Tecnológico de Costa Rica – Departamento de Ingeniería Agrícola. Primera edición, agosto del 2000.

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