Toma Lateral

Curso: estructuras hidráulicas.
alumno: abad Urbina Dennis.
Docente: ing. Orlando Suarez.

TOMA LATERAL

Las obras de toma lateral para
canales,
son
dispositivos
hidráulicos construidos en la
cabecera de un canal de riego.
la
finalidad
de
estos
dispositivos es derivar y
regular el agua de un canal
principal, estas obras pueden
servir también para medir la
cantidad de aguaque circula
por ellas.

OBRA DE TOMA LATERAL

SECCIÓN A-A

SECCIÓN B-B

CONSIDERACIONES HIDRÁULICAS
En una red de riego, en especial en los canales
secundarios o terciarios, las tomas se instalan
normales al canal alimentador, lo que facilita la
construcción de la estructura. Generalmente se
utilizan compuertas cuadras las que se acoplan
a una tubería, las dimensiones de lascompuertas son iguales al diámetro de la
tubería.

DISEÑO HIDRÁULICO
1.

Ecuación de las cargas de energía total (∆h)

Aplicando la ecuación de Bernoulli en las secciones 1 (entrada al
conducto, y 2 (salida), y considerando como nivel de referencia al eje
del conducto (figura 10.3), se tiene:

ECUACIÓN DE BERNOULLI
2
2
𝑣1
𝑣2
𝐻1 + =𝐻2 + +∑ℎ1−2
2𝑔
2𝑔

Ya que 𝑣1 ≈ 0 (esto debido aque la velocidad en el canal es
perpendicular a la dirección de flujo en la alcantarilla, se tiene:

𝐻1 =

2
𝑣2
𝐻2 + +∑ℎ1−2
2𝑔

𝐻1 − 𝐻2 =

2
𝑣2
+∑ℎ1−2
2𝑔

De la figura (10.3): ∆h=𝐻1 − 𝐻2
∆h=

2
𝑣2
+∑ℎ1−2
2𝑔

….(10.1)

donde:
∆h=carga total, diferencia de altura entre la superficie
libre de agua en el canal principal y el canal
lateral.
𝒗𝟐
𝟐
𝟐𝒈

=carga de lavelocidad en el conducto (tubería)

∑𝒉 𝟏−𝟐 =sumatoria de perdida entre los puntos 1 y 2

En la sumatoria de perdidas se tienen que considerar;
perdida de carga por entrada (ℎ 𝑒 ), 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 de carga por
fricción (ℎ 𝑓 ) y perdida de carga por salida (ℎ 𝑠 ), siendo esta
ultima despreciable, es decir se tiene:
∑ℎ1−2 = ℎ 𝑒 +ℎ 𝑓

…. (10.2)

a. las perdidas por entrada se calculan con lasiguiente
relación:
2
𝑣2
ℎ 𝑒 =𝑘 𝑒
2𝑔

…. (10.3)

donde:

entrada

𝒉 𝒆 =perdidas por entrada.
𝒗 𝟐 =velocidad en la tubería.
𝟐
𝒌 𝒆 =coeficiente que depende de la forma de
(10.1)

Tabla 10.1. valores de 𝒌 𝒆
Forma de entrada

Compuerta en pared delgada-contracción suprimida en
los lados y en el fondo.
Tubo de entrante.
Entrada con arista en ángulo recto.
Entrada con aristaligeramente redondeada.
Entrada con arista completamente redondeada r/D=0.15
Entrada abocina circular

b. Las perdidas por fricción se calcula con la ecuación:

𝒉𝒇 = 𝑺 𝑬 𝑳

Donde:
𝒉𝒇 = Perdida por fricción.
𝑳 = Longitud de la tubería.
𝑺 𝑬 = Pendiente de la línea de energía.

𝒌𝒆

1.00

0.78
0.50
0.23
0.10
0.004

La ecuación de Manning establece que:
𝒗=

𝟏
𝒏

𝟐
𝟑

𝑹 𝑺𝟏
𝟐

de donde:

𝒔=

𝒗𝒏
𝟐
𝑹𝟑

²

Para el caso de una tubería que trabaja llena, se tiene:
𝑹=

𝑫
𝟒

Luego, la pendiente de la línea de energía, se expresa:
𝑺=

𝒗𝒏
𝟐
𝑫 𝟑
𝟒

²

=

𝟒
𝟒𝟑

𝒗𝟐 𝒏𝟐
𝑫

𝟒
𝟑

entonces, las perdidas por fricción, será:
𝒉𝒇 =

𝟒
𝟒 𝟑 𝒗²

𝑫

𝒏𝟐 𝑳
𝟒
𝟑

ordenando los factores en forma adecuada, se tiene:
ℎ𝑓 =

ℎ𝑓 =

4
43 𝑣 ²
4𝐷3

𝐿

𝑣2
2𝑔
2𝑔

124.579𝑛2 𝐿 𝑣 2
𝐷 1.333
2𝑔

…. (10.4)

Sustituyendo (10.3) y (10.4) en (10.2), resulta:

ℎ1−2 =

2
𝑣2
𝑘𝑒
2𝑔

124.579𝑛2 𝐿 𝑣 2
+
𝐷 1.333
2𝑔

…. (10.5)

Reemplazando (10.1) en (10.1), se obtiene:
∆h=

∆h=(1+

2
𝑣2
2𝑔

+

2
𝑣2
𝑘𝑒
2𝑔

124.579𝑛2 𝐿 𝑣 2
+
𝐷 1.333
2𝑔

124.579𝑛2 𝐿 𝑣 2
𝑘 𝑒 + 1.333 )
𝐷
2𝑔

haciendo:

2
𝑣2 0
2𝑔= hv

Además, considerando una tubería de concreto con n =
0.015 y que existe entrada con arista en ángulo recto, es
decir, Ke =0.5, se tiene:
∆h =(1+

124.579×0.0152 𝐿
0.5+
)ℎ𝑣
𝐷 1.333

∆h =(1.5 +0.028

𝐿
𝐷 1.333

)hv

….(10.6)

que es la expresión para la carga total.

2. Velocidad en el conducto (𝒗 𝟐 )

Según el Bureau of Reclamatión, la velocidad en el conducto...