INGENIERÍA DE DETALLE PARA SISTEMA DE RIEGO MANTEQUILLERA DISEÑO HIDRÁULICO REV. 0 ÍNDICE 1.0 2.0 3.0 4.0
INTRODUCCIÓN AN TECEDENTES DESCRIPCIÓN DE LAS OB OBRAS BASES DE DISEÑO 4.1 4.1 Ca Ca! !a" a"#$ #$ !# D%$# D%$#&' &' B'(a B'(a)' )'* *a 4.2 4.2 Ca Ca! !a" a" !# D%$# D%$#&' &' D# D#$a $a++#,a! #,a!'+ '+ 4.3 R#-a,(a$ 4.4 4.4 Ta*a& a*a&' ' !# C'+) C'+)## D#$ #$a+ a+#, #,a! a!'+ '+ /.0 CÁLCULO DEL EE HIDRÁULICO /.1 I,)+'!((%, /.2 Ba$# T''+5%(a /.3 M#)'!'"'6a /.4 /.4 C',! C',!%( %(%' %',# ,#$$ !# !# B'+ B'+!# !# 7 E$( E$(+ ++% +%*% *%#, #,)' )' /./ /./ C'#5 C'#5%( %(%%#,)# #,)#$$ !# R' R'$% $%! !a! 8.0 DISEÑO HI HIDRÁU RÁULICO OBRA DE EN ENCAU CAUSE 8.1 8.1 R# R#(+ (+#( #(%%*%#, *%#,)' )' !# L#( L#(' ' !# R%' R%' 9.0 9.0 DISE DISEÑO ÑO DE ENRO NROCADO CADOS S 9.1 M#)'!'"'6a
9.2 9.
7.1. 7.1.1 1
Prot Protec ecci ción ón de Fond Fondo o
7.1. 7.1.2 2
Prot Protec ecci ción ón Late Latera rall
D%$#&' 7.2.1 7.2.1 En Enro rocad cado o Late Latera rall y de Fondo Fondo
9.3 G+a,"'*#)+6a 9.4 S'(a-a(%, :.0 :.0 DISE DISEÑO ÑO HIDR HIDRÁ ÁULIC ULICO O CANA CANAL L DE ACC ACCES ESO O DESA DESARE RENA NADO DOR R ; MEDI MEDIDOR DOR PARSHALL :.1 La7') !# O<+a$ :.2 Ca,a" !# (',!((%, 8.2. 8.2.1 1 8.2.2 2.2 8.2. 8.2.3 3
:.3 :.4
ANE=OS
Cana Canall de cond conduc ucci ción ón Obra bra de Toma Comp Compue uert rta a de de Con Contr trol ol
D#$a+#,a!'+ M#!%!'+ Pa+$a""
ANEXO A RESULTADOS RESULTADOS HEC-RAS
1.0
INTRODUCCIÓN El presente documento tiene por objetivo mostrar el diseño hidráulico del Sistema de Riego Mantequillera y su correspondiente desarenador para el aprovechamiento de sus aguas. Estas obras forman parte del Contrato de restaci!n de Servicios de "ngenier#a para el S". $a bocatoma consiste en una estructura que tiene por finalidad derivar parte del caudal que e%iste en un r#o para el aprovechamiento de sus aguas. Como es sabido& los r#os tienen la capacidad capacidad de transportar transportar los sedimentos e%istentes e%istentes en 'l& en cantidades que variarán seg(n la granulometr#a del mismo& ra)!n por la cual& las aguas captadas por la bocatoma deben pasar por un desarenador desarena dor cuyo objetivo es e%traer las part#culas mayores a un determinado diámetro& y as#& obtener aguas lo suficientemente limpias para su uso industrial. $a estructura del presente informe& muestra en su primera parte los antecedentes y bases de diseño que permiten el buen diseño hidráulico de las estructuras. * continuaci!n& se muestra el cálculo del eje hidráulico del r#o usmalca& de manera de definir las condiciones de escurrimiento para los distintos periodos de retorno considerados en el diseño de las obras. +na ve) mostrados los resultados del eje hidráulico del r#o& se presenta el diseño de la bocatoma el que estará condicionad condicionadoo a un funcionamie funcionamiento nto normal asociado a la crecida de , en - años y resistir la crecida má%ima de , en / años. *cto seguido& se detalla el diseño del desarenador y sus obras ane%as para un caudal de - l0s y la e%tracci!n de sedimentos mayores a .1 mm de diámetro.
2.0
AN TECEDENTES
$os antecedentes utili)ados para el desarrollo de la presente memoria de cálculo son los siguientes2 Ref.,.2 3ocumento 4Criterios de 3iseño 5idrol!gicos e 5idráulicos6& "nformacion de erfil de inversi!n& para el presente proyecto. Ref./.2 3ocumento 43iseño de 7ocatoma6& *lfredo Mansen 8alderrama& +9". Ref.:. 43esigns of Small 3ams6& 7ureau of Reclamation& +nited States 3epartment of "nterior. :th Ed. Ref.1.2 43esigns of Riprap Revetment6& 5ydraulic Engineering Circular 9;,,& +S 3epartment of
>1.
3.0
DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS
$a bocatoma e%traerá las aguas del rio usmalca y se ubicará apro%imadamente en las coordenadas +1 92 >1F:, )2 : . $a bocatoma consistirá básicamente en un canal de conducci!n que va permitir captar sus aguas mediante aberturas laterales. +na ve) captadas las aguas& estas serán encau)adas por un canal rectangular hacia un desarenador el que e%traerá los sedimentos mayores a .1 mm de diámetro& y que derivará sus aguas a un aforador arshall y posteriormente al canal de conducci!n transportará los - l0s captados del r#o usmalca. * continuaci n se muestra una fotograf#a a'rea de la ubicaci!n de la bocatoma2
!
Figura 31. !bicación de la "ocatoma #ante$uillera.
4.0
BASES DE DISEÑO
4.1
Ca!a"#$ !# D%$#&' B'(a)'*a
ara el diseño de la bocatoma se considerará las siguientes condiciones de funcionamiento2
•
•
•
Captaci!n M#nima2 ara un caudal de - l0s más el caudal Ecol!gico. Guncionamiento como Hbra de Control2 para un periodo de retorno de
Tr(años) 50 75 100 200
4.2
Q(m3/s) 238.3 276.3 305.3 379.0
Ca!a" !# D%$#&' D#$a+#,a!'+
El desarenador será diseñado para un caudal de - Jl0sK y deberá asegurar una eficiencia de remoci!n del ,L de la part#cula de diseño.
4.3
R#-a,(a$
$os muros deberán dimensionarse para permitir el paso de la creciente de , en /- años por el dique con un borde libre m#nimo de ,. m y comprobar el paso de la creciente de , en - años sin sobrepasar el nivel de los mismos.
4.4
Ta*a&' !# C'+)# D#$a+#,a!'+
El desarenador será diseñado para e%traer part#culas por sobre los &1JmmK de diámetro.
/.0 CÁLCULO DEL EE HIDRÁULICO /.1 I,)+'!((%, El modelo hidráulico reali)ado se muestra en la siguiente figura2
+bicaci!n de bocatoma
#odelo (idr&ulico de%arrollado en (EC)*+
El modelo desarrollado tiene por finalidad determinar el eje hidráulico del r#o 5uarmaca& de manera de poder estimar la profundidad que toma el agua al pasar por el canal de apro%imaci!n de la bocatoma. El modelo considera un modelo simplificado de la estructura del canal de apro%imaci!n& sin embargo& esta informaci!n no es suficiente para su diseño definitivo& el cual se aborda en el siguiente cap#tulo. $os resultados detallados se pueden ver en la secci!n ane%os del presente documento.
/.2
Ba$# T''+5%(a
ara el estudio del eje hidráulico del r#o usmalca se utili)! la topograf#a reali)ada en campo por el consultor& la que corresponde a un levantamiento escala y sistema coordenado datum @AS B1.
/.3
M#)'!'"'6a
ara determinar el eje hidráulico& se utili)a el programa computacional denominado 45ECR*S 81.6& publicado por el 4+.S. *rmy Corps of Engineers6& el cual mediante la consideraci!n de la topograf#a real& sus accidentes& la rugosidad del fondo& de las riberas y la e%istencia o no de estructuras de atraviesos u otras& el programa calcula las alturas de agua má%imas para las distintas secciones del cauce& conformando de este modo el eje hidráulico del cauce. El programa permite calcular el eje hidráulico para condiciones de flujo permanente gradualmente variado y flujo impermanente. El análisis se reali)! con perfiles transversales del cauce principal distanciados en un rango de / m entre s#& dependiendo de la morfolog#a del terreno. /.4 C',!%(%',#$ !# B'+!# 7 E$(++%*%#,)' $as condiciones de borde y escurrimiento para el modelo anali)ado en 5ECR*S son las
siguientes2 Condicione% de *n&li%i% E,e (idr&ulico -e%cripción
/./
Condición
Condici!n de 7orde *guas *bajo
rofundidad Cr#tica
Condici!n de 7orde *guas *rriba
rofundidad 9ormal i I &-L
R'gimen de *nálisis
Condici!n Mi%ta
C'#5%(%#,)#$ !# R'$%!a!
8.0
DISEÑO HIDRÁULICO OBRA DE ENCAUSE
8.1
RECRECIMIENTO DE LECHO DE RIO
El canal de apro%imaci!n estará condicionado por el r'gimen de mantenimiento y operaci!n del cauce& las caracter#sticas del lecho del rio hacen que el trasporte de sedimentos sea de valores considerables& por ello además de considerar un desarenador se debe considerar un r'gimen de mantenimiento y operaci!n por la colmataci!n del nuevo lecho por sedimentos durante las 'pocas de avenidas. se procederá construir una serie de capas de material granular con la intensi!n de restituir el tirante de agua en la )ona de captaci!n& las obras constaran de una serie de filtros cimentados por debajo de la l#nea de má%ima socavaci!n& se procederá a reali)ar la conformaci!n de las diferentes capas seg(n el siguiente cuadro2
MATERIAL
CARACTERISTICAS
MAT.01
Arena limosa con 15% de maerial !asane de la malla "200# amaño ma$imo malla "0# se con&ormar' ca!as de 25 cm con rodillo irador liso de 10 oneladas o similar (n*mero de ciclos de!ender' del ramo de !r*ea + la &inalidad del com!acado es el reacomodo de !aric*las !or lo ,*e de!ender' aeri-*ar si es necesario con&ormar sin irar) raa ien -rad*ada con 10% de maerial !asane de la malla "200 como ma$imo# amaño ma$imo malla 3/# se con&ormar' ca!as de 25 cm con rodillo irador liso de 10 oneladas o similar (n*mero de ciclos de!ender' del ramo de !r*ea)# se com!acar' asa el 95%Mdel !rocor modi&icado
MAT.02
nrocado# amaño minimo diam. 80cm# se con&ormar' enrocado con !iedras -randes (1m !rom)# se eri&icicar' la con&ormacion con las caras !lanas acia la s*!er&icie del leco maneniendo las coas de diseño# se con&ormar' ca!as de 1 m -arani4ando el raa4on de roca roca (se !ermi ira el llenado de es!acios acios con !iedras de 30cm de diamero !ara -rani4ar el conaco enre rocas)
MAT.03
9.0
DISEÑO DE ENROCADOS
9.1
M#)'!'"'6a
* continuaci!n se muestra la metodolog#a empleada para el cálculo de la protecci!n de fondo& lateral y espesor de los enrocados de protecci!n 7.1.1
Protección de Fondo
El tamaño del enrocado de fondo se determinará mediante las siguientes formulaciones2 Fórmula de %ba%/
V ma% .&BD =
⋅
/ g ⋅
⋅
(S − ,)
⋅
3onde2 V ma% 2 g 2
S2 d s 2 θ
2
8elocidad má%ima aceptable sobre el enrocado& Jm0sK *celeraci!n de gravedad& Jm0s/K 3ensidad relativa respecto al agua del enrocado
Fórmula de 0eill
3onde2
d s
⋅
cos(θ
)
V ma% 2 g 2
S2 d s 2 h2 7.1.2
8elocidad má%ima aceptable sobre el enrocado& Jm0sK *celeraci!n de gravedad& Jm0s/K 3ensidad relativa respecto al agua del enrocado
El tamaño del enrocado se determinará de seg(n las siguientes e%presiones2 Fórmula Leopardo y E%tell
3onde2 V ma% 2 g 2
S2 d s 2
2 h2 φ2
θ
8elocidad má%ima aceptable sobre el enrocado& Jm0sK *celeraci!n de gravedad& Jm0s/K 3ensidad relativa respecto al agua del enrocado
Fórmula Caliornia -ii%ion o (ig/4ay%
V ma%
=
⋅
,&>/
g
⋅
(S − ,) ( sen(φ − θ )), 0 / ⋅
d s
3onde2 V ma% 2
8elocidad má%ima aceptable sobre el enrocado& Jm0sK
g 2
S2 d s 2
2 φ2
θ
7.1.3
*celeraci!n de gravedad& Jm0s/K 3ensidad relativa respecto al agua del enrocado
El espesor de la capa de enrocados queda dado por la siguiente e%presi!n e
=
&,:// W , 0 : ⋅
3onde2 e2
Espesor de la capa de enrocado& JmK @2eso nominal de la roca& JOgK
9.2
D%$#&'
El enrocado será diseñado para la crecida
Enrocado Lateral y de Fondo
Siguiendo los lineamientos de diseño geot'cnico& los enrocados laterales se empla)arán sobre las e%cavaciones definitivas de talud /2,. $os resultados para los enrocados laterales y de fondo son los siguientes2
Parámtros Ge nerales Parámetr Valor Unida Observación 9.81 !m"s#$ (Aceleracin de -raedad) S 2.65 (eso es!ec&ico relaio del
Cálc%lo Enrocado de &ondo
U'ICACI()
V
!m"s$ A-*as Aao
2.65 2.6
*
IS'AS /
)EIL L
ds
!m$ !rad$
Vma3
Vma3
!2$
ds !m$ .69 0.0068 0.8 6.91 0.0068 0.8
!m"s$
&S
!m$ Ado1tad o
1.1 2.70
0.8 0.8
1.00 1.00
59.9 59.9
1.00 1.00
2.00 2.00
ds
dn !m$
0
Es1eso r
!m$
Ado1tad o
!2$
0.5 0.5
173. 59.9
.0 .0
&S
ds !m$ !m"s$ 1.10 0.8 5.19 1.97 0.8 5.53
dn !m$
0
Es1eso r
)+ de
Ca1as Ca1a
Cálc%lo Enrocado Lateral
U'ICACI()
V
*
LEOPAR,O -
C. ,IV. O& /IG /0A-S
ESTELLE !m"s$ A-*as Aao
9.3
2.65 2.6
!m$ !rad$ .69 0.6 6.91 0.588
Vma3
!+ $ 70.0 70.0
ds !m$ !m"s$ 0.5 .7 0.5 .57
Vma3
&S
ds !m$ !m"s$ 1.22 0.5 .53 2.23 0.35 3.52
&S 1.23 1.72
0.5 0.5
)+ de
Ca1as Ca1a 0.7 0.52
2.00 2.00
G+a,"'*#)+6a
El material utili)ado para la construcci!n de los enrocados debe cumplir con una determinada granulometr#a& asegurando as# una buena traba)!n para su buen funcionamiento. 3e acuerdo a lo especificado en el Manual 5EC,,& pág :D& la granulometr#a a utili)ar es la siguiente2 5ranulometr6a para colocación de enrocado para -09: mm ; de 5raduación
,L B-L -L ,-L
menor que menor que menor que menor que
- nominal
F- D - /
5ranulometr6a para colocación de enrocado para -039: mm ; de 5raduación
,L B-L -L ,-L
9.4
menor que menor que menor que menor que
- nominal
-/1/ :- ,1
S'(a-a(%,
ara determinar la secci!n socavada es necesario dividir la secci!n en varias franjas& tal como se indica en la Gigura F,& ya que de otra manera el cálculo es demasiado apro%imado.
E%$uema para el c&lculo de la %ocaación general
* cada una de estas franjas se le calcula la profundidad socavada a trav's de la siguiente e%presi!n ?correspondiente a sedimentos gruesos& Ref. -2
3onde2 h j
2 rofundidad media de la franja antes de la socavaci!n ?m
hcj
2 rofundidad media de la franja despu's de la socavaci!n ?m
S j
2 Socavaci!n en la franja ?m
y j
2 rofundidad en los e%tremos de la franja ?m ?ver Gigura F/
q j g
2 Caudal unitario que circula por la franja ?m:0s0m 2 *celeraci!n de gravedad ?>&B, m0s/ 2 3iámetro representativo del sedimento del lecho ?m& se utili)! el 3B1 seg(n lo recomendado para sedimentos gruesos 2 Caudal que circula por la franja ?m:0s
D Q j
2 *ncho de la franja ?m 2 Nrea de la franja ?m/ 2 Nrea total de la secci!n completa ?m/
B j A j A A j
R j
=
B j
A R B B n j n Q =
2 Radio hidráulico de la franja ?m 2 2 2 2 2
Radio hidráulico de la secci!n completa ?m *ncho de la secci!n completa ?m Coeficiente de rugosidad de Manning de la franja ? Coeficiente de rugosidad de Manning de la secci!n completa ? Caudal que circula por la secci!n completa ?m:0s B j
h j
y j
,
−
y j
E%$uema de una ran,a del cauce
$os resultados obtenidos& inmediatamente aguas abajo de la bocatoma son los siguientes C&lculo de la %ocaación agua% aba,o
SOCAVACION a,(' !# +%' a+#a !# +%' R )')a" Ca!a"
55.55 m 93.48 m2 1.683 379 m3/seg
B> T+a*' ?*@ 1 2 3 4 5 6 7 8
6.944 6.944 6.944 6.944 6.944 6.944 6.944 6.944 55.55
*
> ?*@ 1.761 2.869 2.459 2.181 1.845 1.305 0.914 0.303
R> A> ?*@ ?*@ 11.445 19.467 17.635 15.141 12.670 9.001 6.010 2.106 93.475
1.648 2.803 2.540 2.180 1.825 1.296 0.865 0.303 13.46
> ?*3$*@ 6.591 15.975 13.548 10.508 7.808 4.417 2.253 0.392
(> ?*@ 3.721 7.933 6.891 5.545 4.302 2.643 1.486 0.334
S> ?*@ 1.960 5.064 4.432 3.364 2.457 1.338 0.572 0.031
Entonces& para la secci!n aguas abajo los enrocados de protecci!n se fundarán como m#nimo a -. JmK de profundidad. ara la secci!n aguas arriba& la f!rmula de 9iell entreg! resultados inconsistentes ?valores negativos& lo que puede indicar que el lecho probablemente tenga un comportamiento estable ante las condiciones de flujo impuestas. 3e todas maneras& los enrocados de protecci!n se fundarán como m#nimo a ,. JmK de profundidad en este punto.
:.0 DISEÑO HIDRÁULICO CANAL DE CONDUCCION DESARENADOR ; MEDIDOR PARSHALL :.1
La7') !# O<+a$
El dimensionamiento de obras se reali)ará para un caudal de 1- l0s y se diseñarán para que las estructuras principales ?canal de acceso& desarenador y canal de salida sean hidráulicamente independientes entre s#.
:.2
Ca,a" !# C',!((%,
8.2.1
Canal de conducción
El canal de acceso tiene por finalidad encau)ar las aguas y asegurar que el la adecuada condcucion y entrega a las tomas laterales. El canal será revestido con hormig!n y su pendiente de fondo del canal es iI,L. El eje hidráulico para el caudal de diseño es el siguiente2 Fórmula de #anning
$a f!rmula de Manning es una evoluci!n de la f!rmula de Ch')y para el cálculo de la velocidad del agua en canales abiertos y tuber#as& propuesta por el ingeniero irland's Robert Manning& en ,BB>2
Siendo S la pendiente del canal. ara algunos& es una e%presi!n del denominado coeficiente de Ch')y Ch')y&
utili)ado en la f!rmula de
$a e%presi!n más simple de la f!rmula de Manning se refiere al coeficiente de Ch')y2
3e donde& por substituci!n en la f!rmula de Ch')y& Se deduce su forma mas habitual2 & o & siendo2
I coeficiente de rugosidad que se aplica en la f!rmula de Ch')y2 I radio hidráulico& en m& funci!n del tirante hidráulico h es un parámetro que depende de la rugosidad de la pared I velocidad media del agua en m0s& que es funci!n del tirante hidráulico h I la pendiente de la l#nea de agua en m0m I área de la secci!n del flujo de agua I Caudal del agua en m:0s
o
donde2 I Nrea mojada ?área de la secci!n del flujo de agua& en m/& funci!n del tirante hidráulico h I er#metro mojado& en m& funci!n del tirante hidráulico h
I +n parámetro que depende de la rugosidad de la pared& su valor var#a entre &, para paredes muy pulidas ?p.e.& plástico y &D para r#os con fondo muy irregular y con vegetaci!n. I 8elocidad media del agua en m0s& que es funci!n del tirante hidráulico h I Caudal del agua en m:0s& en funci!n del tirante hidráulico h I la pendiente de la l#nea de agua en m0m ara el sistema unitario anglosaj!n2
donde2 I Nrea mojada& en pies/& funci!n del tirante hidráulico h I er#metro mojado& en pies& funci!n del tirante hidráulico h I +n parámetro que depende de la rugosidad de la pared I 8elocidad media del agua en pies0s& que es funci!n del tirante hidráulico h I Caudal del agua en pies:0s& en funci!n del tirante hidráulico h I la pendiente de la l#nea de agua en pies0pies Coeiciente de rugo%idad
El ingeniero irland's Robert Manning present! el 1 de diciembre de ,BB> en el "nstitute of Civil Engineers de "rlanda& una f!rmula compleja para la obtenci!n de la velocidad& que pod#a simplificarse como2 .
manteniendo sin modificar los valores de 4n6. *l hacer el análisis dimensional de 4n6 se deduce que tiene unidades Como no resulta e%plicable que apare)ca el t'rmino se ha propuesto hacer intervenir un factor
.
en un coeficiente que e%presa rugosidad&
& siendo g la aceleraci!n de la gravedad& con lo que
las unidades de 4n6 ser#an
& mas propias del concepto f#sico que pretende representar.
El valor del coeficiente es más alto cuanta mas rugosidad presenta la superficie de contacto de la corriente de agua. *lgunos de los valores que se emplean de n son2
de Manning
Material del revestimiento
8en Cho=
Metal liso
&,
5ormig!n
&,:
,0D ,0F-
Revestimiento bituminoso
,0D- ,0F-
&:-
,0: ,0:-
&/F
,0/- ,0:
,0/ ,0/-
con poca
". Carreteras1
Se calculan los valores seg(n el cuadro siguiente aos de ase !aran calc*lo 4 5m6"se7 0.5
solera ' 5m7
MATERI AL
0.5 concreo
n 5r%osida S 8 d7 51endiente7 5tal%d7 0.013
0.01
0.65
;es*lado s Area /idra. A 5m#7
TIRA)TE 9-9 5m7 0.3017
Es1e:o de a%a T 5m7
0.21
0.89
)%m. &ro%de 9&9 1.56
Perimetro 15m7
Radio /idra. R 5m7
1.2197 0.1722
Velocidad v 5m"se7
Ti1o de ;l%:o <;=;>T> 2.38 =?
Como se observa& se tiene una velocidad promedio de /.:BJm0sK la que permite el autolavado del canal y tiene un r'gimen de r#o en todo su desarrollo& tomando una profundidad má%ima de .:,F JmK al inicio del canal para la condici!n de escurrimiento libre. 8.2.2
Obra de Toma
$a obra de toma de la bocatoma Mantequillera se reali)ará mediante , compuerta que captarán las aguas cuando del r#o por el efecto del encau)amiento del recrecimiento del nuevo lecho de rio. $as aberturas deben ser capaces entre ambas captar como m#nimo el caudal de diseño del
desarenador. or lo tanto el caudal m#nimo de diseño es2 P I - l0s 8.2.3
Compuerta de Control
Se considera una compuerta para controlar el flujo al canal de acceso& cuando el nivel de agua está por sobre los &D-JmK al inicio del mismo. El flujo se regulará mediante una compuerta plana de ,%, ?ancho % alto. Considerando un funcionamiento ahogado& el caudal se puede estimar mediante la siguiente e%presi!n2 Q C d =
⋅
/
⋅
g A ⋅
⋅
h
,
0 /
3onde2 P Cd * h
2 2 2 2
Caudal& Jm:0sK Coeficiente de descarga Secci!n de la compuerta& Jm/K. Carga hidráulica de la compuerta& JmK
ara efectos de cálculo se utili)ará un coeficiente igual a &D,,. Se modela el comportamiento de la compuerta obteni'ndose el caudal má%imo para captar.
:.3
D#$a+#,a!'+
El desarenador estará controlado básicamente por su vertedero aguas abajo y su compuerta de purga& la que en condiciones normales debiera estar semi abierta para que la eliminaci!n de los sedimentos ocurra permanentemente durante su funcionamiento. BASES DE CALCULO DATOS GENERALES Q!%$#&' Taa Da+)6("a $ F
0.5 20.00
m3/s %C
0.4
mm
9.81 1.8 1.03
m/s2
Tem&e"!'("! D)!me'"* +e ,! &!"')(,! ! e ,)m)#!" "!$e+!+ es* es&e))* +e ,! !"e#! ! e,)m)#!" es* es&e))* +e, !g(! '(")!
0.004
m2/s
)s*)+!+ )#em!')!
!"! 1 #!$e
DATOS DEL CANAL < , S
1.00 0 0.014 0.001
m
!se T!,(+ C*e +e R(g*s)+!+ e#+)e#'e
C!,(,!#+* e, T)"!#'e e, es&e* +e Ag(! T!#'e*s
Ca"a!' ; Ca"a!' ;
0.1223/
0.50 0.50
m m
*" '!#'e* Re+*#+e!+*
0.1:42/ T!#'e!" !m)!#+* C!,!+*
T1
T1
1.00
m
A#* s(&e")*" +e, !#!,
2.65 1.00
g"/m3 g"/m3
es* es&e)* +e, m!'e")!,
0.20 0.00
mm
DATOS DEL DESARENADOR !m! s !m! : D&!"'(,! ;
es* es&e)* +e, !g(! Re'!#g(,!"
METODOLOGIA 1.00 CALCULO DE LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN ?@ S#J, S#""#+%'
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4.10
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2.00 CALCULO DE LA VELOCIDAD DE KLUO EN EL TANQUE ?V@ S) *#s)+e"!m*s (e e, +es!"e#!+*" es +e !! $e,*)+!+ De !! $e,*)+!+ $ 1 m/seg = 0.2 - 0.6 m/seg> De !,'! $e,*)+!+ $ 1 m/seg = 1 - 1.5 m/seg> Se ! $)s'* (e *# $e,*)+!+es me+)!s s(&e")*"es ! 0.5 m/s ,*s g"!#*s +e !"e#! #* &(e+e# +e'e#e"se e# (#! s(&e"))e ,)s! *m* ,* es e, *#+* +e (# +es!"e#!+*". SegF# D(*!' ,!s $e,*)+!+es ,m)'es &*" +e!* +e ,!s (!,es e, !g(! es! +e !""!s'"!" +)$e"s!s m!'e")!s@ s*#
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3.00 CALCULO DE LA PROKUNDIDAD DEL TANQUE ?H@ ; EL ANCHO DEL DESARENADOR ?B@
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4.00 CALCULO DE LA LONGITUD DEL TANQUE ?L@ =m> @ $ < e# =m/seg>
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/.00 CALCULO DE LA LONGITUD DE TRANSICION ?L)@ L! '"!#s))G# +ee 'e#e" (# I#g(,* +e +)$e"ge#)! s(!$e@ #* m!*" +e 12% 30M @ +e se" &*s),e@ ,!s &!"e+es ("$!s '!#ge#'es e# '*+* &(#'* ! ,! +)"e)G# +e, !g(!. G"m(,! +e H)#+
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8.00 CALCULO DE LA LONGITUD DEL VERTEDERO ?L-@ L! $e,*)+!+ +e &!s* &*" e, $e"'e+e"* +e s!,)+! +ee se" &e(e! &!"! !(s!" me#*" '("(,e#)! !""!s'"e +e m!'e")!, =J"*)#@1m/s>. De ,! e(!)G# +e, $e"'e+e"* C L $ P =3/2>
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13.14 13.00
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m m
9.00 DIMENSIONES KINALES DEL DESARENADOR L)')a" B T1 H
13.00 1.80 1.80
m m m
1.50
m
:.0 CALCULOS COMPLEMENTARIOS
Ca6!a !#" 5',!' #$)a %,("%,a(%, ('*%#,a a" 5%,a"%a+ "a )+a,$%(%, C*# e, *e'* +e !),)'!" e, ,!$!+* *#e#'"!#+* ,!s &!"'(,!s *#$)e#e (e L) L!)! e, e#'"* L+'* e, *#+* #* se! *");*#'!, s)#* (e 'e#g! (#! !)+! !)! e, e#'"*. L! &e#+)e#'e $!"! +e, 2 !, 6K. L! &e#+)e#'e '"!#s$e"s!, (s(!,me#'e es*g)+! es +e 15 ! 18. S
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1.59
m
C"("' !# "a$ !%*#,$%',#$ !# "a ('*#+)a !# "a-a!'. PRIMERA ALTERNATIVA Se $! "e!,);!" (#! *m&(e"'! "e'!#g(,!"@ ,! *m&(e"'! $! (#)*#!" *m* *")))*@ s)e#+* s( e(!)G# A"e! *m&(e"'! ! , S) !s(m)m*s ,
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M
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0.35
A* 2
m
A* !2
H -!/2
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T!#'e!" a !s'! *#seg()" es'e !(+!,
M
0.42
-- T!#'e!" !( !m)!#+* !
C'*+'
0.6
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m/seg MU; BIEN
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a 0.3/
"
:.4
0.3/
M#!%!'+ Pa+$a""
El sistema de medici!n se reali)ará mediante un aforador tipo arshal con la intenci!n de regular la entrega de agua a los beneficiarios& se reali)! el diseño de verificaci!n en funci!n a las dimensiones de aforador arshall estándares seg(n los caudales para ello se tendrá en cuenta el siguiente cuadro estad#stico. . D%*#,$%',#$ 7 (aa(%!a! !# (a,a"#$ Pa+$a"" a+a !%$)%,)'$ a,('$ !# a+a,)a . < ' m
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30
77
2
4
6"
15.2
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61
39.4
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11.4
41
30
108
5
8
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134.4
61
84.5
91.5
61
91.5
7.6
22.9
51
38
149
5
8
45.7
144.9
142
76.2
102.6
91.5
61
91.5
7.6
22.9
51
38
168
5
8
2'
61
152.5
149.6
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120.7
91.5
61
91.5
7.6
22.9
51
38
185
5
8
3'
91.5
167.7
164.5
122
157.2
91.5
61
91.5
7.6
22.9
51
38
222
5
8
4'
122
183
179.5
152.5
193.8
91.5
61
91.5
7.6
22.9
61
46
271
5
8
5'
153
198.3
194.1
183
230.3
91.5
61
91.5
7.6
22.9
61
46
308
5
8
6'
183
213.5
209
213.5
266.7
91.5
61
91.5
7.6
22.9
61
46
344
5
8
7'
214
228.8
224
244
303
91.5
61
91.5
7.6
22.9
61
46
381
5
8
8'
244
244
239.2
274.5
340
91.5
61
91.5
7.6
22.9
61
46
417
5
8
10'
305
274.5
427
366
475.9
122
91.5
183
15.3
34.3
1/2
1
0.85 1.52 2.55 3.11
53.8 110.4 251.9 455.6
4.25 11.9 17.3 36.8 62.8 74.4 115 131
696.2 936.7 1426 1922 2 422 2 929 3 440 3 950
200
5 660
Re. CNA. Se,e)G# e )#s'!,!)G# +e e()&*s +e m!"*me+))G#. L)"* . 3.3.1 Q!#(!, +e +)se* +e !g(! &*'!,e s!#e!m)e#'*.
Ta<"a N'. 9 !#" )'*' III.3.1 !#" MAPAS. 3
A,(.' !# 3a+3a,)a ?I@ #, *#)+'$
K">' #, * C$ (', I #, *#)+'$
< D 0.15 0.30 D < D 2.5 2.5 D < D 15.0
Re/. CNA. Se,e)G# e )#s'!,!)G# +e e()&*s +e m!"*me+))G#. L)"* . 3.3.1 Q!#(!, +e +)seH* +e !g(! &*'!,e s!#e!m)e#'*.
!'*"es &!"! ,! e(!)G# G"m(,! /! '*" m < D 0.15 1 0.3812 0.30 D < D 2.5 2 0.6544 2.5 D < D 15.0 3 1.1731
e&*#e#'e S 1.5800 1.4757 1.6000
rocedimiento de Calculo Se toma como referencia R)'e"@ C!",*s. C!#e&! +e !"g!s@ L)+)!. Q!#(!, +)se*@ '*m* C")'e")*s +e +)se* &!"! ,! CES. +*s))!)G# me;,! "I&)+! "*g"!m! Reg)*#!, HE/OS/CES +e me*"!m)e#'* +e ,! !,)+!+ +e, !g(! &!"! *#s(m* (m!#*. Q!* +e 1992 Da)'$ N%
!"
Des")&)G#
1
Q C!(+!, +e, mG+(,*.
2
W m S D
3
A#* +e g!"g!#'! !'*" E&*#e#'e A#* ! ,! e#'"!+! +e, !"s!,,
#'e"$!,*
!,*"
U#)+!+ Ree"e#)!
0.450 m3/s 0.610 m 1.351 1.503 1.207 m
P A#* +e, !#!, +e *#+()G# !, !"s!,,
1.850
g Ae,e"!)G# +e ,! g"!$e+!+
9.810 m/s2 0.229 m
m
4 5
N Des#)$e, e# ,! g!"g!#'!
K Des#)$e, J
0.076 m
C A#* ! ,! s!,)+! +e, !"s!,,
0.915 m
G
L*#g)'(+ +e '"!#s))G# e# ,! s!,)+!
0.915 m
CES &. 61 62 3
999.1 g/m 2 1.16E-04 g-s/m
γ es* es&e)* +e, !g(! µ )s*s)+!+ +)#Im)!
R#$")a!'$ !"
Des")&)G# G"m(,! em&,e!+!
C")'e")*s $e" *! T!,!7
!,*"
U#)+!+ Ree"e#)! 2
Ho T)"!#'e e# ,! se)G# +e me+))G#
0.481 m
D' A#* +e, !#!, e# ,! se)G# (2!"(D#W"$W +e me+))G# V o e,*)+!+ e# ,! se)G# +e me+))G# Q (D' % Ho"
1.008 m
q
C!(+!, es&e)* e# ,! g!"g!#'!
& o C!"g! )+"I(,)! +)s&*#),e
θ S*,()G# +e ,! e(!)G#
Q W
0.928 m/s 3
0.74 m /s/m 0.754 m
CES &.60
-0.66 CES &.60 131.37 g"!+*s
V ' e,*)+!+ !#'es +e, s!,'* )+"I(,)*
3.206 m/s
&' CI,(,* +e ,! !"g! )+"I(,)! +)s&*#),e &!"! *m&"*!" e, "es(,'!+*
0.754 m
CES &.60
Hb A,'("! +e, !g(! !#'es +e, s!,'*
q V '
0.230 m 2.134
e#'"e 2 3 CES &.50
h 2 A,'("! +e, s!,'* )+"I(,)*
0.589 m
CES &.61
V 2 e,*)+!+ e# e, s!,'*
1.253 m/s
' NFme"* +e "*(+e
V , gH b
h ! A,'("! e# ,! se)G# +e s!,)+! +e ,! !#!,e'! V ! e,*)+!+ e# ,! s!,)+!
h 2 # (N # K"
h ) "+)+! +e !"g! &*" e, s!,'* + T)em&* +e "e'e#)G#
H* $ K # h !
1.129 m/s 0.121 m 0.768 s 1165 s
G, "!+)e#'e +e $e,*)+!+es
S- *"e#'!e +e s(me"s)G#
0.436 m
Hb H*
-1
48 K
CES &.61 e#'"e 700 -1 1300 s CES &.50 70K
ANE=O A RESULTADOS HEC RAS
MEMORIA DE CALCULO
;eac D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
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BloC Area
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(m/m)
(m/s)
(m2)
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Bro*d e" =l
290 T50 años
238.3
300
301.63
301.63
302.25
0.0150%8
3.%8
68.%
55.39
1
290 T75 años T100 290 años T200 290 años
276.3
300
301.76
301.76
302.%%
0.01%821
3.67
75.33
55.69
1.01
305.3
300
301.86
301.86
302.58
0.01%396
3.77
80.88
55.92
1
379
300
302.09
302.09
302.92
0.013806
%.03
9%.16
57.07
1
280 T50 años
238.3
300
301.66
301.66
302.28
0.015083
3.%9
68.2%
55.25
1
280 T75 años T100 280 años T200 280 años
276.3
300
301.79
301.79
302.%8
0.01%58
3.66
75.59
55.56
1
305.3
300
301.88
301.88
302.62
0.01%558
3.79
80.%7
55.77
1.01
379
300
302.13
302.13
302.95
0.013782
%.02
9%.21
57.15
1
270 T50 años
238.3
300
301.7%
301.7%
302.36
0.015023
3.%9
68.37
55.%1
1
270 T75 años T100 270 años T200 270 años
276.3
300
301.86
301.86
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301.96
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302.19
302.19
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%.03
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1
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238.3
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301.87
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3.%8
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1.01
260 T75 años T100 260 años T200 260 años
276.3
300
302
302
302.68
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300
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302.1
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250 T50 años
238.3
300
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301.99
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302.%5
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302.1%
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302.% 302.52
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D ;>? D
MEMORIA DE CALCULO
;>? D ;>? D ;>? D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
T100 230 años T200 230 años
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238.3
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302.7%
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276.3
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238.3
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303.%
303.%
30%.17
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238.3
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276.3
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303.25
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5%.76
1
305.3
300.98
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303.36
30%.08
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238.3
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303.%6
303.%6
30%.1%
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276.3
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30%.35
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30%
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303.92
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30%.23
30%.97
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30%.5
30%.5
305.3
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61.83
1.01
170 T50 años
238.3
302
30%.01
30%.01
30%.71
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%6.33
1
170 T75 años T100 170 años T200 170 años
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302
30%.2
30%.2
30%.92
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51.%6
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302
30%.33
30%.33
305.07
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80.%1
5%.98
1
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302
30%.6
30%.6
305.39
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3.9%
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1.01
160 T50 años
238.3
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303.87
303.9
30%.58
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63.%%
%7.28
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160 T75 años
276.3
302
30%.0%
30%.06
30%.79
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%8.96
1.01
D ;>? D ;>?
MEMORIA DE CALCULO
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
T100 160 años T200 160 años
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30%.01
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30%.27
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1.01
379
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30%.53
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276.3
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30%.58
30%.58
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3.%6
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1.01
305.3
302.8
30%.66
30%.66
305.31
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1.01
379
302.8
30%.88
30%.88
305.61
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3.79
100.12
68.61
1
130 T50 años
238.3
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30%.56
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30%.8
305.%1
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379
302.91
305
305
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1
120 T50 años
238.3
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30%.92
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305.%
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305.57
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90 T50 años
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305.%%
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D ;>? D ;>? D
MEMORIA DE CALCULO
;>? D ;>? D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
D ;>? D ;>? D ;>? D ;>?
años T200 90 años
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1
80 T50 años
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70 T50 años
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379
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1
60 T50 años
238.3
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1
50 T50 años
238.3
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379
303.99
306.38
306.38
307.0%
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3.6
105.19
80
1
%0 T50 años
238.3
303.99
306.06
306.06
306.66
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3.%%
69.26
57.72
1
%0 T75 años T100 %0 años T200 %0 años
276.3
303.99
306.21
306.21
306.85
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3.53
78.2
62.1
1.01
305.3
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306.32
306.32
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3.6
8%.82
65.15
1.01
379
303.99
306.59
306.59
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78.8
1
30 T50 años
238.3
30%
306.26
306.26
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3.53
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5%.13
1.01
30 T75 años T100 30 años T200 30 años
276.3
30%
306.%2
306.%2
307.08
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3.6
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1.01
305.3
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1
379
30%
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306.82
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0.01%%71
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1
20 T50 años
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306.53
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1
20 T75 años T100 20 años
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1
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30%.29
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306.87
307.%9
0.01%996
3.%9
87.%%
71.33
1.01
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MEMORIA DE CALCULO