Tomas Laterales 1-10

7/26/2019 Tomas Laterales 1-10

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3.3 OBRAS DE CAPTACION

3.3Tomas Laterales

DEFINICION:Las tomas laterales son estructuras hidrulicas que permiten derivar o

captar determinado caudal desde un canal madre a los laterales o de stos a los sub-

laterales y de estos ltimos a los ramales. Una toma lateral consiste en una ventana de ingreso

y un conducto corto que descarga al aire libre o hacia una posa disipadora.

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

CONSIDERACIONES HIDRULICAS:

Las tomas laterales en una red de riego, en especial son colocados en los canales

secundarios o terciarios. Las tomas se instalan normales al canal alimentador, lo que facilita la construccin

de la estructura. !eneralmente se utili"an compuertas cuadradas las que se acoplan a una tuber#a. Las

dimensiones de las compuertas, son iguales al dimetro de la tuber#a y sta tendr una

longitud variable dependiendo del caso espec#fico. cuando la toma tenga que atravesar una carretera o cualquier otra estructura, se puede

fi$ar una longitud de % m para permitir un sobre ancho de la berma del canal en el sitio

de toma por ra"ones de operacin.

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


2/31

Las tomas generales se dise1aran de acuerdo a las condiciones topogrficas que presente la

rasante del canal alimentador y el canal derivado, tambin se har el estudio de las prdidas de

carga ya que el conocimiento de ellas n os permite calcular los niveles de energ#a, muy

importante para el 2/imensionamiento de las Estructuras 3idrulicas4. Las prdidas de carga

se e5presan en6

hv=k v

2

2g , donde 7 es el coeficiente de prdida cuya dificultad es escogerle un valor,

nosotros escogeremos el ms apropiado de los que estudiosos recomiendan, cabe destacar que

los valores de 274 son obtenidos e5perimentalmente y llevados a la prctica en fenmenos

similares.

ELEMENTOS:

Elementos de encau"amiento y cierre. 8u ob$eto es elevar el nivel del agua para

permitir su ingreso a la toma y al canal de derivacin e impedir el desborde del r#o. Elementos de descarga de avenidas. 9ermiten el paso de las crecidas. 8on rganos de

seguridad. Elementos de control de sedimentos. :ienen por ob$eto el mane$o de los slidos. Elementos de control del ingreso de agua. 9ermiten regular la cantidad de agua que

ingresa a la derivacin. Elementos de control de la erosin. 9ermiten disminuir la erosin y la abrasin Elementos estructurales. 8on los que dan estabilidad a la obra.

CRITERIOS:

La toma de agua mediante espign siempre es recomendable para los r#os de las ordilleras

peruanas, que llevan grandes cantidades de sedimentos y parcialmente tienen fuertes

pendientes, tanto ms cuanto no afectan considerablemente ni el r#o ni el rgimen fluvial.

Los criterios para la seleccin de la toma en el lecho se los pueden tomar del siguiente

Criterios e sele!!i"#

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


3/31

aptacin de agua para la generacin de

energ#a hidroelctrica

;ien posible en cone5in con un

desarenador

Ca$al e !a%ta!i"#

La re$illa en el fondo siempre capta del r#o

cada caudal afluente hasta llegar al l#mite

de la capacidad de la re$illa

m$& '$erte (I ) *+ ,-

asta '$erte (*+ , ) I ) * ,-:


4/31

2 '$erte

;ien apropiada en caso de sedimentos

gruesos= la evacuacin de sedimentos

finos por facilidades de lavado es dif#cil y

costosa

- peque1o ;ien apropiada

DISEO HIDRULICO DE UNA TOMA LATERAL

En el dise1o de una toma tubular comprende lo siguiente6

/imetro de la tuber#a Longitud de la tuber#a. Delocidad en el conducto. /imensiones de la ca$a de entrada. 8umergencia a la entrada y salida. /imensiones de la transicin Longitud y talud de salidaC /eterminar las cotas de fondo.

El U.8. ;urean of eclamation, recomienda que para iniciar los clculos se adoptar la

velocidad en el conducto >DC F @.?G mHseg.

anal de ingreso6

Q=0.95m

3

s

Y1=0.77m

v=0.67m /s

@C )doptar la velocidad en el conducto D F @.?G mHseg.

IC lculo del rea de la tuber#a6

9or ontinuidad6 & F ). D -B ) F &HD

JC lculo del dimetro de la tuber#a6

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


5/31

A= D2

4 D= 4A

KC Derificar el rea de la tuber#a 6

A= D

2

4(m2)

%C Derificar la velocidad en el conducto 6

D F & H ) >mHseg.C

C lculo de la prdida de carga 3idrulica total en la tuber#a6

9rdida en la entrada del tubo >heC 6

he=kexhv;hv=v

2

2g

/onde6

he F 9rdida en la entrada del tubo >mC

hv F arga de velocidad en la tuber#a >mC

D F Delocidad en la tuber#a >mHseg.C

Me F oeficiente que depende de la forma de la entrada en la tuber#a.

uadro *N ?@6 coeficiente en la entrada de la tuber#a.

Oorma de entrada Me ompuerta en pared delgada P contraccin suprimida en los lados

y en el fondo.

Entrada con arista en ngulo recto

@.??

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


6/31

9rdida en la salida del tubo >hsC6

hs F 7e 5 hv

>:omando las mismas consideraciones que en la prdida en la entrada del tuboC.

9rdida por friccin en los tubos >hfC6

hf=sf x L;sf =[ n(v )R2 /3 ]2

; RA

PP=D

/onde6

8f F 9endiente de friccin del tubo >mHmC

L F Longitud total de la tuber#a >mC

) F Qrea hidrulica de la tuber#a >mIC

F adio 3idrulico de la tuber#a >mC

9 F 9er#metro mo$ado de la tuber#a >mC

/ F /imetro de la tuber#a >mC

9rdida de carga hidrulica total >htotalC6

htotal F he R hs R hf

lculo de 8umergencia en la entrada y salida 6

8umergencia en la parte superior del tubo6

8me F @.GS 5 hv R ?.?S

8umergencia en la salida >se considera K4 siempre y cuando se traba$e en pulgadasC.

8ms F K4 F ?.@?m.

lculo de los lados de la ca$a de entrada6

aC )ncho de la ca$a >;C6

; F / R ?.J?%

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


7/31

/ F /imetro de la tuber#a en m.

bC arga en la ca$a >hC6

& F @.SK 5 b 5 h JHI , despe$ando se tiene

h=( Q1.84x b )2/3

(m)

lculo de cotas 6

)C otas de entrada de tuber#a6

*ivel m#nimo 9elo de )gua canal principal F cota de rasante de canal R altura m#nima de agua.

>8umergencia de entradaC

ota parte superior del tubo >EntradaC F *ivel.


8/31

hc [email protected] P ?.J? F @.?S

9)8+ *N ?J

)ltura ficticia >hC

s

wh

='

V6 sobrecarga >debido al paso de veh#culos alrededor de estructuraC F @??? 7gHmJ

s

6 9eso unitario del suelo F @?? 7gHmJ

63.01600

1000' ==h

PASO N6 +4

)ltura de dise1o >3C

3 F hc Rh F@.?S R ?.J F @.G@ m.

PASO N6 +8

oeficiente de empu$e neutro.

pn F @ P sen JINpn F ?.KG

PASO N6 +9

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


9/31

Empu$e >9C

9 F W pn 5s

5 3I F

W 5 ?.KG 5 @?? 5 @.@S

9 F XKK 7g.

PASO N6 +


10/31

DISEO ESFUER;O DE TRABA


11/31

58.10198431

101.2

101.2

6

6

==

=

xn

xES

2470

1680

===C

S

f

fr

306.02458.10

58.10=

+=

+=

rn

nk

898.03

306.01

31 === k

j

PASO N6 +?

9eralte efectivo >dC

bkjf

Md

c ...

2=

b F @?? cm >@ metro de largoC

.10).(min00.7100306.0898.070

880.442cmimocm

xxx

xd ==

PASO N6 +@

ecubrimiento >rC6

8egn )' J@S-?% art#culo G.G.@ el recubrimiento m#nimo para concreto colocado $unto al suelo

y e5puesto permanentemente a l, es de G%mm.

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


12/31

8egn '9 @?GI, para estructuras que estn en contacto con el suelo por un lado y con agua por

otro.

r F @? cm >m5imoC

8i r F @? cm., d F @? cm.

9ara6 e F I? cm.

omo6 d dise1o Y d redimensionamiento

9uede soportar un momento mayor al del requerido

acero negativoC

RC )s F J.?? cmI >acero positivoC

Usar6

JHS4 Z I?

PASO N6 *7

Qrea de acero m#nimo por esfuer"o en compresin.

)s m#nimo F ?.??I%5b5d >segn )'C

)s m#nimo F ?.??I%5@??5@? FI.%? cmI

PASO N6 *3

Qrea de acero principal m#nima >)s minC

)s m#nimo F ?.??I%5@??5@? FI.%? cmI

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


13/31

PASO N6 *4

Qrea de acero principal asumida >)s min.C

omo6 )s min Y )s principal dise1o >I.%? Y J.??C

Entonces el rea de acero, ser la del dise1o.

PASO N6 *8

/istribucin armadura principal

evisin esfuer"os cortantes6

Dma5. F @@%? Mg.

D F DHbd F @@%?H>@??5@?C F @.@%? 7g.

D permisible F J.SK MgH cmI

9or lo tanto6

DYD permisible

@.@%YJ.SK

evision de esfuer"o por adherencia.

Jd

Vu

=

omo6

)s entre

JHS4 Z I?

9ara @.?? m. de muro %

JHS

F %5J F @% cm.

Luego6

2/53.8

10898.015

1150cmkg

xxu ==

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


14/31

OK

cmkguprmisibl

debido perdida de humedad en el fraguadoC y temperatura.

8egn )'6

)st F ?.??@S5b5d F ?.??@S5@??5@? [email protected]? cmI

)st F I.?? cmI

PASO N6 *

/istribucin del acero por temperatura.

8egn )' J@S-?%, no debe espaciarse el refuer"o hori"ontal y vertical a ms de tres veces el

espesor del muro ni mayor a K%?mm.

Usando6

JHS4

8eparacin6

===2

71.0100

.100

As

saS

9odemos usar6

JHS4 ZJ? cm.

D ISEO ESTRUCTURAL TOMA LATERAL 82

DISEO DE MUROS 5ERTICALES.

9ara la toma nN @ a continuacin e5plico la metodolog#a utili"ada para determinar los clculosestructurales.

PASO N6 +*

8e inicia la ubicacin de la estructura para este caso la toma *N ?@.

PASO N6 +7

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


15/31

)ltura del muro >hcC. 8e considera la altura ms desfavorable, para este caso es nica e igual6

hc

[email protected] P ?.J? F ?.XS

9)8+ *N ?J

)ltura ficticia >hC

s

wh

='

V6 sobrecarga >debido al paso de veh#culos alrededor de estructuraC F @??? 7gHmJ

s

6 9eso unitario del suelo F @?? 7gHmJ

63.01600

1000' ==h

PASO N6 +4)ltura de dise1o >3C

3 F hc Rh F?.XS R ?.J F @.G@ m.

PASO N6 +8

oeficiente de empu$e neutro.

pn F @ P sen JIN

pn F ?.KG

PASO N6 +9

Empu$e >9C

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0

1.2


16/31

9 F W

pn 5

s5 3I F W 5 ?.KG 5 @?? 5 @.?S

9 F K?.?S 7g.

PASO N6 +


17/31

Esfuer"os permisibles del concreto ba$o cargas de servicio

Fle>i"#:esfuer"o permisible en la fibra e5trema en compresin.

Oc F ?.K? fc F ?.K? 5 @G% F G? 7gHcmI

Corta#te:cortante soportado por el concreto.

2/84.317529.0'29.0 cmkgcfVc ===

Tra!!i"#:esfuer"o permisible en el concreto a traccin por fle5in.

cff

cfroturaulofrfrf

cmkgfcf

tc

tc

tc

'85.0

'2mod40.0

/50.1015.0 2

=

===

==

Esfuer"o permisible de traccin de acero grado ? malla soldada.

1680'40.0 == yffs

uant#a m#nima del esfuer"o por contraccin y temperatura ?.??@S >segn )' J@S-?% cap#tulo

[email protected].@ para barras electro soldadas o barras corrugadasC


18/31

898.03

306.01

31 === k

j

PASO N6 +?

9eralte efectivo >dC

bkjf

Md

c ...

2=

b F @?? cm >@ metro de largoC

.5).(min64.4100306.0898.070

88.207502cmimocm

xxx

xd ==

PASO N6 +@

ecubrimiento >rC68egn )' J@S-?% art#culo G.G.@ el recubrimiento m#nimo para concreto colocado $unto al suelo

y e5puesto permanentemente a l, es de G%mm.

8egn '9 @?GI, para estructuras que estn en contacto con el suelo por un lado y con agua por

otro.

r F @? cm >m5imoC

8i r F @? cm., d F % cm.

9ara6 e F I? cm.omo6 d dise1o Y d redimensionamiento

9uede soportar un momento mayor al del requerido


19/31

< F @[email protected] 7g.cm.

9or lo tanto6 < requerido Y < dise1o

PASO N6 *+

Espesor de muro.

dRr F %R@? F@% cm.

PASO N6 **

Qrea de acero principal >fsC

297.210944.01680

99.48143cm

xxJdf

MA

s

S ===

-C )s F J.?? cmI >acero negativoC

RC )s F J.?? cmI >acero positivoC

Usar6

JHS4 Z @%

PASO N6 *7

Qrea de acero m#nimo por esfuer"o en compresin.

)s m#nimo F ?.??I%5b5d >segn )'C

)s m#nimo F ?.??I%5@??5% [email protected]% cmI

PASO N6 *3Qrea de acero principal m#nima >)s minC

)s m#nimo F ?.??I%5@??5@? [email protected]% cmI

PASO N6 *4

Qrea de acero principal asumida >)s min.C

omo6 )s min Y )s principal dise1o >@.I% Y J.??C

Entonces el rea de acero, ser la del dise1o.

PASO N6 *8

/istribucin armadura principal

evisin esfuer"os cortantes6

Dma5. F @@%? Mg.

D F DHbd F @@%?H>@??5%C F I.J 7g.

D permisible F J.SK MgH cmI

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


20/31

9or lo tanto6

DYD permisible

I.JYJ.SK

evision de esfuer"o por adherencia.

Jd

Vu

=

omo6

)s entre

JHS4 Z @%

9ara @.?? m. de muro %

JHS

F %5J F @% cm.

Luego6

2/07.17

5898.015

1150cmkg

xxu ==

OK

cmkguprmisibl

debido perdida de humedad en el fraguadoC y temperatura.

8egn )'6

)st F ?.??@S5b5d F ?.??@S5@??5% F?.X cmI

)st F @.?? cmI

PASO N6 *

/istribucin del acero por temperatura.

8egn )' J@S-?%, no debe espaciarse el refuer"o hori"ontal y vertical a ms de tres veces el

espesor del muro ni mayor a K%?mm.

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


21/31

Usando6

JHS4

8eparacin6

===1

25.100

.100

As

saS

9odemos usar6

JHS4 ZI% cm.

COMPUERTAS

Las compuertas son equipos mecnicos utili"ados para el control del flu$o del agua y

mantenimiento en los diferentes proyectos de ingenier#a, tales como presas, canales yproyectos de irrigacin. E5isten diferentes tipos y pueden tener diferentes clasificaciones,

segn su forma, funcin y su movimiento.

Las diferentes formas de las compuertas dependen de su aplicacin, el tipo de compuerta a

utili"ar depender principalmente del tama1o y forma del orificio, de la cabe"a esttica, del

espacio disponible, del mecanismo de apertura y de las condiciones particulares de operacin.

APLICACIONES USO:

ontrol de flu$os de aguas ontrol de inundaciones 9royectos de irrigacin rear reservas de agua 8istemas de drena$e 9royectos de aprovechamiento de suelos 9lantas de tratamiento de agua 'ncrementar capacidad de reserva de las presas

FUNCIONAMIENTO:

Las compuertas desli"antes estn dise1adas para traba$ar ba$o un sin nmero de condiciones

de operacin, ya que son fabricadas para cada necesidad, ya sea durante el proceso o el

mantenimiento, de seccionando o cerrado permanente, para cualquier necesidad requerida en

cada planta, ofreceremos una solucin de control con gran versatilidad.

BENEFICIOS:

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


22/31

Las compuertas desli"antes son dise1adas para un fcil mane$o a un costo verdaderamente

econmico.

Es ideal para sustituir equipos obsoletos que ya no resultan funcionales y que requieren

actuacin y un control moderno, como son sensores, 9L, etc. como en los filtros de

potabili"adoras donde es importante abrir y cerrar las compuertas simultneamente o

siguiendo algn patrn de operacin de los filtros.

PARTES DE UNA COMPUERTA:

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


23/31

* ACTUADOR:

E5isten distintos tipos de actuadores para las compuertas, dentro de los ms comunes estn6el de volante, cilindro neumtico, actuador elctrico, reductor de engranes manual, hidrulico

entre otras.

7 TORRE:

+ tambin llamado pedestal es el soporte para colocar el actuador, generalmente fabricado en

acero ino5idable tipo J?K o acero al carbn segn especificacin de la compuerta es decir que

si la compuerta es de acero ino5idable en su totalidad, esto incluye el pedestal.

3 5ASTAO:

Es la parte que une la ho$a con el actuador, mediante una placa de i"a$e que su$eta a la

compuerta y en el otro e5tremo se su$eta al actuador para subirla o ba$arla por medio de una

cuerda.

4 TABLERO (COMPUERTA-:

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


24/31

onstruida de placa en diferentes grosores y refuer"os de acuerdo a la presin e$ercida por el

flu$o, puede ser suministrada en acero al carbn, ino5idable, galvani"ada por inmersin en

caliente, o con algn otro tipo de recubrimiento.

8 ORE


25/31

9erdidas de carga6

hv=v

2

2g=

0.672

2(9.81)=0.023m

)ltura de energ#a especifica6

H0=Y

1+

v2

2g=0.79m

9erdidas por derivacin6

Kd=coeficiente de perdidaen a derivacion

QQoQ

=0.9 Kd=0.5

Pd=Kd v

2

2 g=

0.52.032

2 (9.81 ) =0.011m

v=veocidad correspondiente a cana aimentador

9rdidas por compuertas6

uando6Y

1

a1no hay resaltoC.

Q=2

3!d2g b(H1

3

2H2

3

2)

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


26/31

uando6Y

1

a11.4

b=recomendabe en procesos constr"ctivosb=0.40m

)plicamos formula6

Q=!d ab2g H0

/espe$ando6 !d=0.588m

!d=0.588m(grafico)

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


27/31

Y1=at"ra de ag"a antes de comp"erta

a=at"rade a abert"ra

b=ancho de a abert"ra

!c=coeficientede contracci # n

!d= !c1+!c

a

Y1

!c=1.6

1=distancia dea comp"erta a a$"e oc"rreY

2

1=

a

!c=

0.20

1.6=0.13m

Y2=a!c=0.201.6=0.32m

%&=perdida de carga en e resato

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


28/31

%&=(Y3Y2 )

3

Y2Y3=

(0.400.32 )3

0.320.40=0.004

Y3=tirante con'"gado (critico ) de Y

2

Y3=1.25Y

2=1.250.32=0.4 m

DISEO HIDRAULICO DE COMPUERTAS 82

anal de ingreso6

Q=0.95m

3

s

Y1=0.70m

v=0.89m /s

ompuerta plana6

9erdidas de carga6

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


29/31

hv=v

2

2g=

0.892

2(9.81)=0.040m

)ltura de energ#a especifica6

H0=Y

1+

v2

2g=0.74m

9erdidas por derivacin6

Kd=coeficiente de perdidaen a derivacion

QQoQ

=0.9 Kd=0.5

Pd=Kd v

2

2 g=0.50.892

2(9.81 ) =0.020m

v=veocidad correspondiente a cana aimentador

9rdidas por compuertas6

uando6Y

1

a1no hay resaltoC.

Q=2

3!d2g b(H1

3

2H2

3

2)

uando6Y

1

a1


30/31

!d=coeficiente de descarga

Y1

a1;Y

1=2

3Y

0=0.70m ; a=0.20m

Y1

a1=3.50>1.4

b=recomendabe en procesos constr"ctivosb=0.40m

)plicamos formula6

Q=!d ab2g H0

/espe$ando6 !d=0.588m

!d=0.588m(grafico)

Y1=at"ra de ag"a antes de comp"erta

a=at"rade a abert"ra

&U'()*+ ,)--)*.) /+*0


31/31

b=ancho de a abert"ra

!c=coeficiente de contracci# n

!d= !c

1+!c a

Y1

!c=1.6

1=distancia dea comp"erta a a$"e oc"rreY

2

1=

a

!c=

0.20

1.6=0.13m

Y2=a!c=0.201.6=0.32m

%&=perdida de carga en e resato

%&=(Y3Y2 )

3

Y2Y3=

(0.400.32 )3

0.320.40=0.004

Y3=tirante con'"gado (critico ) de Y

2

Y3=1.25Y

2=1.250.32=0.4 m

Tomas Laterales 1-10

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