Palomino Bj

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  • 7/25/2019 Palomino Bj

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    UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE CIENCIAS FSICAS

    EAP. DE INGENIERA MECNICA DE FLUIDO

    Diseo hidrulio de u!" r#id" #"r" el #ro$e%o & o!s%rui'!del "!"l #ri!i#"l de For%"le(") dis%ri%o Co!*"s) #ro+i!i" Oros)

    Re*i'! A!"sh

    MONOGRAFA TCNICA

    #"r" o#%"r el %,%ulo #ro-esio!"l de I!*e!iero Me!io de Fluidos

    AUTORulio P"lo/i!o 0e!de(u

    Li/" 1 Per23445

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    DISEO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP IMF______________________________________________________________________________

    INDICE

    6.6 INTRODUCCION

    3.6 O0ETI7OS

    5.6 FUNDAMENTO TEORICO

    5.6 DESCRIPCION5.3 CONSIDERACIONES DE DISE8O

    Coe-iie!%e de ru*osid"d de M"!!i!*

    Tr"!siio!esTr"/o i!li!"doTr"$e%ori"Po(" disi#"dor"For/"i'! de o!d"s

    9.6 INFORMACION 0ASICA

    9.6 Es:ue/" #er-il de l" r#id"9.3 P"r/e%ros hidrulios "*u"s "rri;" $ "*u"s ";"

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    . 0orde Li;re de Po(" Disi#"dor". Tr"!sii'! de S"lid"

    B.6 RESULTADOS

    B.6 CUADRO DE CALCULOSCu"dro N 3 1 M%odo de i!re/e!%os -i!i%os #"r" el des"rrollo de%ir"!%es e! el "!"l r#id".

    B.3 GRAFICOS DE DISE8OGr-io N 3 1 Cur+" E!er*," +s Tir"!%e "!"l r#id"Gr-io N 5 1 Cur+" Tir"!%e +s Ele+"io!es de Po(" Disi#"dor"Gr-io N 9 1 E/#"l/e Tr"$e%ori" $ -o!do de Po(" Disi#"dor".

    B.5 CUADRO DE RESULTADOSCu"dro N 9 1 Coorde!"d"s $ ele+"io!es de l" %r"$e%ori"

    #"r";'li".Cu"dro N @ 1 Di/e!sio!es de l"s es%ru%ur"s de l" r#id"

    .6 CONCLUSIONES

    .6 0I0LIOGRAFIA

    64.6 ANE>OS

    64.6 Pl"!o de #l"!%" $ #er-il del "!"l

    64.3 Pl"!o de u;i"i'! de l" (o!" del #ro$e%o64.5 Pl"!o %o#o*r-io de l" r#id"64.9 Pl"!o de diseo hidrulio de r#id"64.@ Fo%o*r"-,"s

    Bach. Julio Paloi!o B"!#"$% 5

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    &.& INTRODUCCION

    L" #rese!%e Mo!o*r"-," T!i" ilus%r" l" "#li"i'! de es%ru%ur"s der#id"s e! "!"les. Se ;"s" e! i!-or/"i'! des"rroll"d" #"r" el Pro$e%o&

    HCo!s%rui'! del C"!"l For%"le(".

    El C"!"l de For%"le(" se des"rroll" e! u!" eJ%e!si'! de 9.5@ K/ de

    lo!*i%ud $ %ie!e u!" "#"id"d de o!dui'! de 544 l%s. L" "!"li("i'!

    #er/i%ir e+i%"r l"s #rdid"s #or -il%r"i'!) :ue e! l" "e:ui" eJis%e!%e

    lle*"! h"s%" u! 54 del +olu/e! de "*u" :ue disurre #or ell". Asi/is/o#osi;ili%"r /e

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    '.&OBJETIVOS

    Pla!("ai"!(o #"l P)o*l"aEl "!"l "%u"l de For%"le(" es u!" "e:ui" r2s%i" o!s%ruid" so;re u!

    relie+e "ide!%"do #er%e!eie!%e " l" "de!" /o!%"os" de l" Cordiller"

    Ne*r". L" i!-or/"i'! *eol'*i" $ los %r";"

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    .& FUNDAMENTO TEORICO.

    .& DESCRIPCIONL"s RAPIDASso! us"d"s #"r" o!duir "*u" desde u!" ele+"i'! /"$or

    " u!" /s ;"

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    +eloid"d $ %ir"!%e orres#o!die!%e) #"r" de%er/i!"r l" *r"die!%e de

    e!er*," "l i!iio del %r"/o i!li!"do.

    El ()ao i!cli!a#o) o! "!"l ";ier%o) *e!er"l/e!%e si*ue l" su#er-iie

    ori*i!"l del %erre!o $ se o!e%" o! u! disi#"dor de e!er*," e! el eJ%re/o

    /s ;"

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    T)a!-icio!"-

    L"s %r"!siio!es e! u!" r#id" ";ier%") de;e! ser dise"d"s #"r" #re+e!ir

    l" -or/"i'! de o!d"s. U! "/;io ;ruso de sei'!) se" o!+er*e!%e odi+er*e!%e) #uede #roduir o!d"s :ue #odr,"! "us"r #er%ur;"io!es)

    #ues%o :ue ell"s +i"

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    El !*ulo ""/#"!"do $ los "!hos #"r" +"rios #u!%os " lo l"r*o de l"

    %r"!sii'! #uede! ser "lul"dos $ %r"("dos. Li/i%"!do es%e !*ulo e! u!"

    %r"!sii'! de e!%r"d") se /i!i/i(" l" #osi;ilid"d de se#"r"i'! $ el i!iio

    de -lu

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    E! l"s eu"io!es =9? $ =@?&

    Q6 & Tir"!%e e! el eJ%re/o "*u"s "rri;" del %r"/o =/?.h+6& C"r*" de +eloid"d e! el eJ%re/o "*u"s "rri;" del %r"/o =/?

    Q3 & Tir"!%e e! el eJ%re/o "*u"s ";"

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    reo/e!d"do #"r" los /uros resul%"r de su-iie!%e "l%ur" #"r" o!%e!er

    es%e +olu/e! "diio!"l.

    T)a;"c(o)ia.

    Cu"!do el disi#"dor de e!er*," es u!" #o(") u! or%o %r"/o #ro!u!i"do

    de;e o!e%"r l" %r"$e%ori" o! l" #o(" disi#"dor". L" #e!die!%e de es%e

    %r"/o +"r," e!%re 6.@& 6 $ 5& 6) o! u!" #e!die!%e de 3& 6 #re-ere!%e/e!%e.

    Se re:uiere de u!" ur+" +er%i"l e!%re el %r"/o i!li!"do $ el %r"/o o!

    #e!die!%e #ro!u!i"d". U!" ur+" #"r";'li" resul%"r," e! u! +"lor de K

    o!s%"!%e e! l" lo!*i%ud de l" ur+" $ es *e!er"l/e!%e us"do. U!"%r"$e%ori" #"r";'li" #uede ser de%er/i!"d" de l" si*uie!%e eu"i'!&

    Q J %"! o 8E))o)9 =B?

    Do!de&

    J & Dis%"!i" hori(o!%"l desde el ori*e! h"i" u! #u!%o so;re l" %r"$e%ori" =/?.

    Q& Dis%"!i" +er%i"l desde el ori*e! h"i" el #u!%o > e! l" %r"$e%ori" =/.?. L %&

    Lo!*i%ud hori(o!%"l desde el ori*e! h"i" el -i! de l" %r"$e%ori" =/?.

    o& A!*ulo de i!li!"i'! del %r"/o i!li!"do "l o/ie!(o de l" %r"$e%ori"

    L& A!*ulo de i!li!"i'! del %r"/o #ro!u!i"do "l -i!"l de l" %r"$e%ori".

    Puede seleio!"rse u!" lo!*i%ud de %r"$e%ori" =L %? :ue resul%e e! u!

    +"lor 4.@ o /e!os) u"!do es sus%i%uid" de!%ro de l" eu"i'! =5? L"

    lo!*i%ud L%es us"d" e!%o!es e! el lulo de Q) us"!do l" eu"i'! =B?.

    L" %r"$e%ori" de;er," %er/i!"r e! l" i!%ersei'! de los /uros del %r"/oi!li!"do o! los /uros de l" #o(" disi#"dor" ' "*u"s "rri;" de es%e #u!%o.

    Si es #osi;le) l" %r"$e%ori" de;e oi!idir o! u"l:uier" :ue se" l"

    %r"!sii'! re:uerid". L"s +"ri";les de -lu

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    #u!%o so! us"dos o/o l"s +"ri";les "*u"s "rri;" del s"l%o hidrulio e! el

    diseo de l" #o(" disi#"dor".

    Po$a #i-i0a#o)a

    E! u!" #o(" disi#"dor" el "*u" -lu$e desde el %r"/o or%o de #e!die!%e

    #ro!u!i"d" " u!" +eloid"d /"$or :ue l" +eloid"d r,%i". El "/;io

    ";ru#%o e! l" #e!die!%e) do!de l" #e!die!%e su"+e del #iso de l" #o("

    disi#"dor" se u!e o! el %r"/o or%o de #e!die!%e #ro!u!i"d") -uer(" el

    "*u" h"i" u! s"l%o hidrulio $ l" e!er*," es disi#"d" e! l" %ur;ule!i"

    resul%"!%e. L" #o(" disi#"dor" es di/e!sio!"d" #"r" o!%e!er el s"l%o. P"r":ue u!" #o(" disi#"dor" o#ere "deu"d"/e!%e) el !2/ero de Froude&

    F 8E))o)9

    De;er," es%"r e!%re 9.@ $ 6@) do!de el "*u" i!*res" " l" #o(" disi#"dor".

    Es%udios es#ei"les o #rue;"s de /odelos se re:uiere! #"r" es%ru%ur"s

    o! !2/ero de Froude -uer" de es%e r"!*o.

    1 Si el !2/ero de Froude es /e!or :ue "#roJi/"d"/e!%e 9.@ !o

    ourrir," u! s"l%o hidrulio es%";le.

    1 Si el !2/ero de Froude es /"$or :ue 64) u!" #o(" disi#"dor" !o

    ser," l" /e

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    ;& A!ho de l" #o(" =/?V

    W& C"ud"l =/5s?.

    Puede us"rse " -i! de de%er/i!"r el "!ho de u!" #o(" #"r" los lulos

    i!ii"les.

    El %ir"!%e de "*u" des#us del s"l%o hidrulio #uede ser "lul"do de l"

    -'r/ul"&

    Q3

    1 8E))o)9 8E))o)9 =?

    do!de&Q6& Tir"!%e "!%es del s"l%o =/?

    +6& 7eloid"d "!%es del s"l%o =/s?

    Q3& Tir"!%e des#us del s"l%o =/?.

    * & Aeler"i'! de *r"+ed"d =.6 /s3?.

    L" o%" del !i+el de e!er*,") des#us del s"l%o hidrulio de;er,"

    ;"l"!e"rse o! l" o%" del !i+el de e!er*," e! el "!"l) "*u"s ";"

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    #o("s disi#"dor"s #uede ser de%er/i!"do del Gr-io N 6. El ;orde li;re

    es /edido so;re el !i+el /Ji/o de e!er*," des#us del s"l%o hidrulio.

    Cu"!do l" #o(" disi#"dor" des"r*" i!%er/i%e!%e/e!%e o des"r*" h"i" u!"ue !"%ur"l u o%ro !o o!%rol"do) de;er," o!s%ruirse u! o!%rol de!%ro

    de l" s"lid" de l" #o(") #"r" #ro+eer el %ir"!%e de "*u"s ";"

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    ______________________________________________________________________________

    Separacin fraccional

    ancho mximo del dentelln D1

    Separacin = 2.5 w

    2 D1, mn.

    m!ral

    opcional S"perficie #"perior para "na inclinacin de 5$

    2 D1

    %i

    &i'"ra($ 5.)o*adi#ipadora +

    "m!ralterminal

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    5. Pro%e*ie!do el relle!o "lrededor de l" sei'! de l" r#id" o!

    ri#1r"# ' #"+i/e!%o.

    L"s "d"#%"io!es #"r" l" #o(" disi#"dor" #odr,"! i!luir&

    6. Dise"!do l" #o(" #"r" %o/"r #re"uio!es #or l" des"r*"

    /o/e!%!e" del -lu

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    7.& PROCEDIMIENTO DE DISE3O

    7.&.PASOS6. Seleio!"r $ dise"r el %i#o de e!%r"d" " ser us"d".

    3. De%er/i!"r l" *r"die!%e de e!er*," e! el i!iio de l" sei'! de

    l" r#id".

    5. C"lul"r l"s +"ri";les de -lu

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    Y& ? h,& ?h 5Y' ? h,' ? h4&@'

    Co! l" "$ud" de l" -i*ur" N 3 se #uede resol+er l" eu"i'!)

    sie!do&

    h 5 S L(

    h4 &@' 5 S4 L(

    S4 5 8E))o)9

    8E))o)9

    7. Calculo #"l Ti)a!(" Co!+u1a#o M"!o) Y& ; la "l",aci/! #"la Po$a Di-i0a#o)a.

    @.6.Clulo de l" ur+"& Ele+"i'!1%ir"!%e e! el "!"l de l"

    r#id".

    El lulo se e-e%2" " #"r%ir del %ir"!%e "l i!iio de l"

    %r"$e%ori") "#li"!do l" eu"i'! de 0er!oulli $

    des#rei"!do l"s #erdid"s. Lue*o se *r"-i"! los +"lores

    e!o!%r"dos) olo"!do e! l"s ";sis"s l"s ele+"io!es $

    e! l"s orde!"d"s los %ir"!%es YQY. Es%e *r-io es ll"/"do

    Cur+" I.

    P)oc"#ii"!(o.

    1 C"lul"r l" ele+"i'! del *r"die!%e de e!er*," =EGE? e!

    l" sei'! do!de se i!ii" l" %r"$e%ori".

    8E))o)9

    1 C"lul"r los +"lores #"r" %r"("r l" Cur+" Ele+"i'! Z

    Tir"!%e e! el "!"l de l" r#id". To/"r sie/#re #"r" el

    lulo %ir"!%es /e!ores " Qo. 7er -i*ur" N 5.

    1 C"lul"r l" ele+"i'! del -o!do del "!"l de l" r#id")

    e! el %r"/o de l" %r"$e%ori". X"ll"r E $ res%"r de l"

    Ele+"i'! del Gr"die!%e de E!er*," =EGE?

    Bach. Julio Paloi!o B"!#"$% 3B

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    Ele+. EGE Z E6

    1 Tr"("r l" Cur+" I =Ele+"i'! +s Tir"!%e?

    @.3. Clulo de l" Cur+"& Ele+"i'! Z Tir"!%e

    Co!

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    ______________________________________________________________________________

    CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC

    Bach. Julio Paloi!o B"!#"$% 3

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    Bach. Julio Paloi!o B"!#"$% 54

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    g x3

    3

    Y = /0x tg 01tg2V3mx

    h. Julio Paloi!o B"!#"$% 53

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    .'. Clculo #"l a!cho #" -ol")a "! la )0i#a ; #"l (i)a!(" "! la -"cci/!

    #" co!()ol.

    L" Fi*ur" N B) /ues%r" "l*u!os +"lores e! l" %r"!sii'! de e!%r"d"&

    A!cho #" la -ol")a *?& Asu/i/os :ue ; es i*u"l " 4.54 / S"cci/!

    #" co!()ol& Ourre!i" del -lu

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    ;6 4.4 /V ;3 4.54 /

    Si& 3 B 54[ \ 63 54[) l"s #rdid"s so! /u$ #e:ue"s.

    8E))o)9 6.659 /

    Lue*o& L% 6.6@ /

    Co(a al i!icio #" la T)a!-ici/!

    Co(a ' 5 h= ? Co(a &

    h SJL%Do!de&

    S 4.446V L% 6.6@ /V Co%" 6 5)46.@ /s!/.

    h 4.446J6.6@ 4.44B4 /

    Lue*o&

    Co%" 3 4.44B43 546.@ 5)46.@ /s!/.

    Ti)a!(" al i!icio #" la T)a!-ici/!.

    De l" eu"i'! de l" E!er*," e!%re 6 $ 3&

    Y& ? h,& ?h 5Y' ? h,' ? h4&@'

    8E))o)9 V8E))o)9

    Do!de&

    Q

    6 4.9B6 /. V h 4.44B4 /

    8E))o)9 8E))o)9 8E))o)9 8E))o)9

    Q3 4.9B6 /. V 73 7 3.69 /s

    Ree/#l"("!do +"lores&

    8E))o)9

    Bach. Julio Paloi!o B"!#"$% 59

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    8E))o)9

    I!%er#ol"!do& Q6 4.93 4.@ /

    Co0)o*aci/! #" '

    El U.S. Co!ser+"%io! Ser+ie de EE.UU #ro#o!e u!" %r"!sii'! re%"

    o! u!" +"ri"i'! "!*ul"r del /uro res#e%o "l e

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    Lue*o& h 5 .'67

    .

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    346-(

    )(73 )8 )(73 )7

    1.95 1.:; 1.55 1.:5

    %e+enda

    3 0;,; 3ri'en 8oodenada# 4;.?@. 7Armino 7ra+ectoria

    74

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    De "uerdo "l #er-il e! el %r"/o de -uer%e #e!die!%e =Fi*ur" N ?)

    %e!e/os& Co%"3 5)46.@ /s!/

    Co%"5 [email protected] /s!/L" di-ere!i" de o%"s =h? es&

    h 5 Co(a' Co(a

    h 546.@ Z [email protected]

    h 5 .7

    Lo!*i%ud %o%"l del "!"l de l" r#id" =L%?&

    L( 5

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    DISEO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP IMF______________________________________________________________________________

    CUADRO N2

    CALCULO DE LOS TIRANTES DE ESCURRIMIENTO EN EL CANAL DE LA RAPIDA

    TEOREMA DE BERNOULLI POR TRAMOS FINITOS

    Dato# de -ntrada

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    DISEO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP IMF______________________________________________________________________________

    CUADRO N 3

    CALCULO DE LA ENER+IA % LAS PERDIDA DE CAR+A

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    +RAFICO N 2

    ENER+IA VS TIRANTE

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    ENER+IA

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    TIRANTE 4 (5m)

    E E * ' E *DH E * DH2 E * DH3

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    Cua#)o N= ;,;;@2@ ?5@9,E;19

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    CURVA DE LA TRA%ECTORIA

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    ELEVACION

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    COORDENADA HORIONTAL (m)

    T94758"9

    Bach. Julio Paloi!o B"!#"$% @9

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    DISEO HIDRAULICO DE UNARAPIDAIV CAP IMF

    ______________________________________________________________________________

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    6rfico ($ 1. 8"rFa paraclc"lo de !orde li!re en

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    Bach. Julio Paloi!o B"!#"$% @@

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    De o%ro l"do&

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    Do!de&

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    Asu/ie!do :ue& 3 B54[

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    Bach. Julio Paloi!o B"!#"$% @

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    6.& ANALISIS DE RESULTADOS

    Cua#)o N=

    Di"!-io!"- #" la- E-()uc(u)a- #"l Ca!al R0i#a

    ESTRUCTURA TRANSICION DE ENTRADA

    PARAMETROS SIM0OLO UND 7ALOR

    Co%" 6 /s!/ 546.@ECo%" 3 /s!/ 546.@A!ho e! 6 ;6 / 4.4A!ho e! 3 ;3 / 4.54A!*ulo De-leJi'! L3 F B54[Lo!*i%ud L% / 6.6@Des!i+el h / 4.43B@

    ESTRUCTURA CANAL RAPIDA

    PARAMETROS SIM0OLO UND 7ALOR

    Sei'! / Re%"!*ul"rCo%" I!iio /s!/ 546.@Co%" Fi!"l /s!/ [email protected]@

    A!ho ; / 4.54Tir"!%e Q / 7"ri";leTi#o de Flu

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    ESTRUCTURA TRAYECTORIA

    PARAMETROS SIM0OLO UND 7ALOR

    Sei'! Re%"!*ul"rCo%" I!iio /s!/ [email protected]@Co%" Fi!"l /s!/ [email protected]!ho ; / 4.54Tir"!%e $ / 7"ri";leDis%"!i" hori(o!%"l J / 3.5Dis%"!i" 7er%i"l Q / 4.5E

    ESTRUCTURA POA DISIPADORA

    PARAMETROS SIM0OLO UND 7ALOR

    Sei'! Re%"!*ul"rCo%" Fo!do /s!/ [email protected]!ho ; / 4.54

    Lo!*i%ud L#d / 9.65@Pro-u!did"d X / 4.9Tir"!%e Co!

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    .& CONCLUSIONES

    &. L"s #erdid"s de "r*" e! l"s %r"!siio!es) de#e!de! del !*ulo :ue

    -or/"! los "leros de l" %r"!sii'! o! el e

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    K.& BIBLIOGRAFIA

    &. R0i#a-&De#"r%"/e!%o de Reursos de A*u" $ Tierr"

    U!i+ersid"d N"io!"l A*r"ri" 1 L" Moli!"

    '. Ma!ual #" #i-"o R0i#a-

    Coo#er"i'! T!i" Peru"!o 1 Xol"!des"

    Il"o.

    . >i#)ulica #" Ca!al"- A*i")(o-

    Rih"rd X. Fre!h

    Edi%ori"l M Gr" 1 XillI!%er"/eri"!" de MJio

    Pri/er" edii'! e! es#"ol.

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