ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

INDICE I.INTRODUCCIÓN……………………………………………… ………………………2 II.CAPACIDADES………………………………………………… …………………….3 III.GENERALIDADES…………………………………………… …………………….3 IV. ALCANCES……………………………  ALCANCES……… ……………………………………… ………………………… ……… …………………….3 V. JUSTIFICACIÓN…………………  JUSTIFICA CIÓN…………………………………… …………………………… ………… ………………………3 VI.VI.REVI RE VISI SIÓN ÓN LITE LI TERA RARI RIA A TEÓRICO...............................4

O

MARC MA RCO O

VII II..CÁLC CÁ LCUL ULO O O METO ME TOD DOL OLO OGI GIA A PROCEDIMIENTO………………..23

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VIII.ANALISIIS DE LOS RESULTADOS………………………………………..25 IX.CONCLUSIONES SUGERENCIAS……………………………………….29

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 X.ILIOGRAFIA………………………………………………… …………………..3!  XI. ANEXOS…………………  ANEX OS…………………………………… …………………………………… …………………… … …………………..3"

I.- INTRODUCC INTRODUCCION ION Debido a la gran explosión demográfica demográfica existente en en nuestra ciudad y en nuestro país es que ha crecido el requerimiento de agua potable, hecho que obliga al ingeniero civil a tener que realizar estudios para el abastecimiento de agua.

Es de gran importancia importancia conocer el caudal con el que se va a abastecer a la población, de esto dependerá el que los pobladores no sufran de la carencia de agua, además de que por medio del caudal se realizará.

Es de mucha importancia el diseo de la red de conducción, además es importante anotar que no sólo uno puede ser el diseo de esta, pero sólo los criterios de eficiencia hidráulica, seguridad y economía dirán cuál es el más óptimo.

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!as líneas de conducción son estructuras que transportan el agua desde la captación hasta la  planta de tratamiento "canal de conducción# o desde la planta de tratamiento hasta el reservorio. !a capacidad de $sta estructura deberá permitir el caudal correspondiente al caudal máximo de la demanda diaria.

!a %ngeniería %ngeniería &idráulica &idráulica incluye la aplicación aplicación de las las teorías de

la mecánica de fluidos, &idráulica, hidrología y con ello el suministro de agua.

'ara la realización de este traba(o se viene en cuenta conocimientos ya aprendidos anteriormente, como son mecánica de los fluidos describe el comportamiento del agua, en sus diversas condiciones estáticas y dinámicas y de &idrología.. Esta teoría en general se ha desarrollado teniendo en cuenta el estudio de las líneas de conducción, resaltando una serie de condiciones inherentes tales como) Caudal de diseño, velocidades permisibles, presión, presión, clase y calidad de tubería.

!as características de la tubería de descarga o línea de conducción, son determinadas por la  p$rdida de carga, velocidad y viscosidad del líquido. *demás la tubería se comprueba por  golpe de ariete y líneas de energía.

III.-CAPACIDADES •

Disear la !ínea de +onducción, estableciendo para ello los diferentes diámetros de tubería.

•

Disear el istema de %mpulsión dentro de la !ínea de +onducción.

•

Disear el istema de *lmacenamiento - eservorio, para distintos lapsos de tiempo +ontinuo y discontinuo.

•

Disear la !ínea de *ducción.

•

Disear la ed de Distribución de *gua de la +iudad planteada en la primera parte del /raba(o /raba(o Escalonado.

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V.-

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'ara la realización de este traba(o se ha tenido que hacer uso de conocimientos anteriores, por  lo que algunos valores se adoptarán teni$ndolos en cuenta.

II.- GENERALIDADES El conocimiento del tema nos servirá para tener una idea de la importancia del agua y su forma de distribución de tal forma que esta se realice con toda normalidad y en forma constante,  procurando así que la población satisfaga satisfaga sus necesidades necesidades en forma debida.

IV..- JUSTIFICACI IV JUSTIFICACIÓN ÓN El presente traba(o se (ustifica por el hecho de que es de gran importancia el tener que abastecer a una población con *gua 'otable, razón por la cual el Diseo de las !íneas de +onducción y el respectivo *lmacenamiento son de vital importancia para esta0 por lo que se debe procurar que dicho diseo se realice en forma conveniente. 'or tal razón la red de distribución tiene mucha importancia porque soluciona el problema de la escasez del agua, me(orando la calidad de vida de las personas.

VI.- REVISIÓN LITERARIA O MARCO TEÓRICO Tuberías de c!ducc"#!$ 'ara el abastecimiento de agua, las tuberías de conducción se inician en ca(as, tanques o reservorios0 y se dirigen hacia otros reservorios y de allí a los centros de consumo. 'or lo genera generall las tubería tuberíass de conducció conducción n son largas largas y por lo lo tanto, tanto, las p$rdidas p$rdidas de carga carga en la tubería tubería son muy grandes grandes comparada comparadass con las p$rdidas p$rdidas locales en cambios cambios de direcció dirección, n, cambios de pendiente, válvulas, etc. *demás la energía cin$tica del agua es pequea "1234g#,  puesto que la velocidad velocidad del agua es es tambi$n pequea. pequea.

Materiales (ara t)ber*as+ !os siguientes factores tienen que ser considerados al decidir el material que se empleará para un determinado proyecto. Abastecimiento y alcantarillao DIS"R DIS"RI$U I$UCIO CION N P%GINA %GINA , ING. LONGA ALVARES! ALVARES! JOSE

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e disea a tubo lleno. e procura que la longitud sea la mínima posible.

El terreno por donde atraviesa debe ofrecer garantías en cuanto a su estabilidad. El costo de tubería, de tubería, colocación y excavación debe ser el mínimo0 la profundidad  promedio a colocar colocar tubería dentro dentro del terreno debe debe ser 5.65m. !os materiales frecuentemente utilizados en las tuberías son)

•

*cero comercial.

•

'oli cloruró de vinilo "'1+#.

•

'olietileno.

•

7ierro 7undido " 7e#

•

*sbesto cemento "*+#.

•

+oncreto.

Ca%cu% &"dr'u%"c de %a ca(ac"dad de re)u%ac"#!$ Existen dos m$todos) a# 8$todo 9ráfico.  b# 8$todo *nalítico. *nalítico.

•

8$todo gráfico) El cálculo de la capacidad de regulación se determina mediante el diagrama de masas, mediante el siguiente procedimiento)

*+. e traza la curva integral de consumo partiendo de las 55.55 horas "media noche#0  para esto se traza traza todas las coordenadas en cantidades cantidades acumuladas del del consumo diario. diario. El aporte total debe ser igual al :55;.

,+. e determina las diferencias entre las ordenadas de las curvas integrales de aporte y consumo0 estas diferencias representan el contenido de agua en el reservorio.

•

8$todo analítico) 'ara este m$todo m$todo se completan completan las columnas columnas exceso y defecto del m$todo m$todo gráfico, todo referido a una determinada hora0 anotando las diferencias de ordenadas) los excesos excesos con signo "n en un sistema de abastecimiento de agua. +omo e(emplo tenemos al reservorio :"ta *polonia# y 4 "an amón# que abastecen a la ciudad de +a(amarca.

Reser1r" F%/a!/e Es un típico regulador de presiones, se caracteriza por que se abastecen de agua mediante otro reservorio por bombeo o gravedad. +uando la presión en la población es alta, es decir la  producción es mayor que el consumo, el reservorio se llena, y al contrario, cuando el consumo sobre pasa el rendimiento de la fuente, el agua del reservorio desciende para sumarse a la del abastecimiento, manteni$ndose así casi constante la presión o la carga en la ciudad o zona servida por el reservorio. +omo e(emplo tenemos en +a(amarca al reservorio  "an 1icente# que se abastece de agua del :, para luego suministrar agua a la red.

Pr e% 4a/er"a%. !os podemos agrupar en los siguientes)

•

8ampostería.

•

8adera.

•

+oncreto.

•

8etálicos.  ?os abocaremos al estudio de los los depósitos de concreto armado y metálicos. metálicos.

Ta!8ues de A%4ace!a4"e!/ de C!cre/ Ar4ad. 'or razones de corrosividad sobre todo en zonas cercanas a la costa puede resultar aconse(able la utilización de estructuras de este material, cuya resistencia y comportamiento ante tales agresividades, se hace a largo plazo más económico por requerirse un mantenimiento menos oneroso. Dentro de estos tanques de concreto armado tenemos)

Ta!8ues Su(er"c"a%es. on tanques que se construyen casi sin excepción, pues el concreto apisonado ofrece suficiente seguridad contra la formación de grietas, y por lo tanto, contra la impermeabilidad.

Es recome recomenda ndable ble plantear plantear una secuen secuencia cia de @y = 'ass, 'ass, de $sta $sta manera manera puede seguir seguir en Abastecimiento y alcantarillao CONDUCCION! ALMACENAMIEN""O ALMACENAMIEN""O # DIS"R DIS"RI$U I$UCIO CION N P%GINA %GINA &2 ING. LONGA ALVARES! ALVARES! JOSE

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funcionamiento el depósito cuando se procede a operaciones de limpieza y reparación.

Desde el punto de vista estático presenta grandes venta(as la sección circular.

!a forma circular resulta económico para estos tamaos si se emplea concreto pretensado. in embargo es imprescindible en cada caso establecer una comparación de los costes.

e recomienda, para las distintas capacidades >tiles las siguientes alturas de agua)

•

&asta 55 8 =========== 8

•

de C55 a B55 8 ========C 8

•

 por encima de B55 8 ===C 8 á B 8. El fondo del depósito debe tener un declive de :)B5 a :):55 hacia el sumidero de desagNe.

!a distancia entre el nivel del depósito lleno y el borde inferior de la estructura de la cubierta debe ser mínimo de 5 cm.

Ta!8ues E%e1ads 9 Trres de A)ua. on estructuras que para su diseo se deben tener en cuenta dos aspectos) el depósito y la torre de soporte.

Ta!8ues de A%4ace!a4"e!/ Me/'%"cs. 9eneralmente son tanques elevados, utilizados principalmente en instalaciones industriales y estaciones ferroviarias.

Estos depósitos son generalmente de acero y precisan continuos traba(os de mantenimiento, mantenimiento, por  e(emplo, renovación de pintura,. etc.

!a ductilidad del material permite el aprovechamiento aprovechamiento de la forma circular, con con lo que se logra la me(or absorción de esfuerzos por el material.

En las instal instalac acion iones es indust industria riales les se montan montan con frecue frecuenci nciaa los depósi depósitos tos de agua agua sobre sobre estructuras en forma de chimenea.

Pr La Fr4a !a forma no es un parámetro parámetro importante importante de diseo, diseo, sin embargo embargo razones ornamental ornamentales es y en ocasiones ocasiones económica económicass pueden pueden incidir incidir para realizar realizar estudios estudios analítico analíticoss tendientes tendientes a lograr  lograr  Abastecimiento y alcantarillao CONDUCCION! ALMACENAMIEN""O ALMACENAMIEN""O # DIS"R DIS"RI$U I$UCIO CION N P%GINA %GINA &3 ING. LONGA ALVARES! ALVARES! JOSE

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formas que determinen el me(or aprovechamiento de los materiales y la máxima economía. E.A.P. DE INGENIERIA CIVIL Dentro de las principales formas tenemos)

Es:r"ca. 'resenta la menor cantidad de áreas de paredes para volumen determinado y tiene la venta(a de que toda ella está sometida al esfuerzo de comprensión y tensión simple. !o cual se refle(a en menores espesores. u mayor desventa(a estriba en aspectos de construcción. !o cual para el caso de estanques de concreto armado obligado a encofrado de costos elevados.

C"%í!dr"cas. En el estanque estanque de forma forma cilíndric cilíndrica, a, la paredes paredes sometidas sometidas a esfuerzos esfuerzos de tensión tensión simple. simple. epresentan venta(as estructurales. 'ero tambi$n con la desventa(a del encofrado para el caso de estanque de concreto. !as losas de fondo y tapa, las cuales pueden ser planas o en forma de c>pula. e articulan a las  paredes.

Para%e%e(í(ed. on aquellos que tienen sus lados paralelos de dos a dos debido a sus formas rectas producen momentos que obligan a espesores mayores y esfuerzos tambi$n mayores. in embargo, reduce grandemente, los costos por encofrados. Dentro de estos tenemos) cuadrado y rectangulares  principalmente.

D"4e!s"!es$ Dependiendo de la capacidad requerida, el estanque puede dividirse en comportamientos o celdas, aunque generalmente los tanques deseados se construyen en una sola celda y su dimensionado persigue la mayor economía. Determina la capacidad, se selecciona la altura del cuerpo del estanque, tomando en cuenta la me(or relación h3! o h3D considerando que alturas exageras exigirán mayores espesores por  razones de empu(e de agua y posiblemente costos tambi$n mayores.

Pr su (s"c"#!. Los reservorios por su posición pueden ser: E!/errads O Sub/err'!es. on aquellos en los que toda su estructura se encuentra en el sub suelo, estos pueden ser  construidos de concreto armado e impermeabilizados "itHa "itHa ?O :#0 son venta(osos debido a que los empu(es laterales del agua son soportados u absorbidos por el suelo.

Se4"-e!/errads. on aquellos reservorios cuya estructura está parcialmente enterrada en el suelo y la otra mitad en la superficie superficie debido debido a que el empu(e empu(e de agua no es tan fuerte por el poco volumen volumen que Abastecimiento y alcantarillao DIS"R DIS"RI$U I$UCIO CION N P%GINA %GINA &5 ING. LONGA ALVARES! ALVARES! JOSE

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contienen.

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A(7ads. on aquellos cuyo solado o piso está directamente colocado sobre la superficie del suelo o con muy pequea excavación para cimentación. En estos tres primeros tipos, se construyen ba(o el depósito de agua un sistema de drena(e, que tiene por ob(eto eliminar el agua que por alguna circunstancia de(ara escapar el reservorio0 fugas ocasionadas por ligeras grietas, etc.

E%e1ads. 'ueden descansar sobre columnas, pilotes o sobre paredes. Este >ltimo se emplea para los que se levantan en el centro de una población y se desea que la arquitectura de los edificios vecinos no sea alterada por el aspecto del castillo de sustentación del reservorio0 a este modelo corresponden las llamadas torres de agua, de muchas ciudades. !a posición del depósito de agua en $ste tipo de reservorio de llama tambi$n +A@* con respecto al suelo.

 Sistema de de distribución: distribución:

Lí!ea de Aducc"#!$ /ramo de tubería, conduce el agua desde el reservorio hasta el punto de ingreso de la red de distribución. En el caso de que la presión exceda de B5 m.c.a, la tubería es de clase B, se debe colocar  cámara ompe presión aguas aba(o del reservorio, para que la tubería no falle, al ser excedido su esfuerzo de traba(o. /ambi$n /ambi$n se tendrá en cuenta el fenómeno fenómeno del golpe de ariete, ya que la sobre presión presión puede tener efectos que hagan fallar la tubería.

Red de D"s/r"buc"#!$ 'ara nuestro caso se usará el tipo malla por ser el más adecuado frente al sistema ramificado. !uego, la red de distribución comprende)

•

Tuberías /r!ca%es$+onforman la red principal de distribución y forma circuitos cerrados.

•

Tuberías Tuberías Secu!darías$  de servicios, tuberías conectadas a las que sirven para establecer de agua a la totalidad de población.

•

Accesr"s a U/"%"ar$  +ruces, tres, codos, reducciones, tapones0 además se usará válvulas de compue compuerta rtass cuando cuando se deberá deberá interr interrump umpir ir el flu(o, flu(o, en deter determin minada adass zonas, zonas, para para hacer  hacer  reparaciones o nueva conexión u otros motivos. !as válvulas de compuerta estarán espaciados

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B55 m en la red troncal y serán ubicados seg>n el sentido del flu(o.

•

Tuberías)Estas se ubicarán a una profundidad mínima de 5.65 m sobre la clave de la tubería y a una distancia no menor de 4.B5 m de la tubería de desagNe y 5.4B m sobre la misma "tubería de desagNe#.

•

C!e;"!es$/ramo de tubería, comprendido entre la matriz principal o de la tubería de servicio o secundaría y la ubicación del medidor en en domicilio.

REDES DE A$AS"ECIMIEN"O DE AGUA

PERDIDA DE CARGA$ Entre dos puntos de un tramo de tubería que está operando a tubo lleno, podemos plantear la ecuación de @ernoulli.

En donde P representa la cota del punto respecto respecto a un nivel de referencia arbitrario, arbitrario, '3 γ  es la altura o carga de presión "' es la presión y γ  el  el peso específico del fluido que pasa por $l#, 1 es la velocidad media en el punto considerado y hf es la p$rdida de carga y se produce en el tramo : a 4. Entendemos por p$rdidas de carga al gasto de energía necesaria para vencer la resistencia que se opone al movimiento del fluido de un punto a otro de una sección de tubería.

♣

!ineales o de 7ricción)

♣

ingulares o !ocales)

N/a$ 'ara el cálculo de la p$rdida de carga por fricción en la tubería de impulsión "sistema de  bombeo#, emplear emplear la fórmula de Darcy)

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Dónde) f es el coeficiente de rugosidad "depende del tipo de material de la tubería#.

Ca%cu% de $ 'rimero se calcula el ?>mero de eynolds)

♣

1) velocidad del agua en la tubería "cm3seg#.

♣

D) diámetro de la tubería "cm#.

♣

A) viscosidad cinemática "cm23seg#.

♣

i e M 4555) aplicar la fórmula de 'ouseville.

♣

i e Q 4555) aplicar la fórmula de +olebrooH.

Fr4u%a de ("se1"%%e$

Fr4u%a de c%ebrmero de conexiones, de(ando el centro de la calle para las cloacas.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ubica ción n DE de acceso acc esorio rios, s, así CIVIL como de los grifos grifos se han dado en ♣ !a ubicació E.A.P. INGENIERIA func funció ión n del del tipo tipo de red red, cálc cálcul ulo o de pres presio ione nes, s, diám diámet etro ross y del del abastecimiento de agua.

Discusión. En lo que se refiere a la línea de aducción y impulsión los diámetros son demasiados grande grandes, s, esto esto se debe debe a que la tuberí tuberíaa tiene que ir a lo largo largo del perfil perfil del terreno terreno haci$n haci$ndos dosee cada vez más la longitu longitud d de la tubería tubería y altura altura a veces, veces, en este caso se recomienda la me(or ubicación ubicación del reservorio, reservorio, pero para efectos del traba(o traba(o estos datos datos son buenos puesto que se planteó situaciones críticas. !a bomba a utilizar es una de las más comerciales lo cual permite que su utilización sea la más factible.

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I.- CONCLUSIONES 9 SUGERENCIAS CONCLUSIONES • • • • • • • • •

ealicemos el diseo de una !ínea !ínea de +onducción +onducción y aprendimos aprendimos el procedimiento procedimiento y los criterios de diseo. !os diámetros usados en la línea de conducción son de CK, GK, 6K y :5K utilizando una tubería de '1+ de clase B y F.B. 'ara el sistema de conducción se diseó dos cámara rompe presión. 'ara el chequeo del fenómeno de cavitación se tomaron los datos a una temperatura de 45U+. Es importante tener en cuenta las perdidas locales cuando se trata de tuberías cortas. cortas. Es necesa necesari rio o calcul calcular ar el fenóme fenómeno no del golpe de ariet ariete, e, porque porque es el que ocasiona ocasiona un incremento repentino de presión, y por lo tanto la tubería puede romperse. El cálculo de las tuberías, depende de la cantidad de m.c.a. que esta resista, así mismo como de los fenómenos de cavitación y sobrepresión. !as tuberías de diámetros menores presentan mayor p$rdida de carga que en las tuberías de diámetros mayores. An factor importante para este tipo de estudio es tener muy en cuenta la topografía de la zona, así como tambi$n la geomorfología de este.

SUGERENCIAS •

Es recomendable realizar cada diseo siguiendo las condiciones y límites establecidos en el eglamento ?acional de Edificaciones. Edificaciones.

•

!as tuberías deben ir colocadas en el lado de la calle que tengan el mayor n>mero de conexiones, de(ando el centro de la calle para las cloacas.

•

e recomi recomiend endaa trazar trazar una línea línea de conduc conducció ción n sólo sólo por graved gravedad, ad, por result resultar ar más económica.

•

!as tuberías de distribución deben proyectarse para todas las calles a las que den frente a una o más parcelas y formando mallas.

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•

e debe utilizar el menor diámetro calculado, con el fin de obtener un diseo más económico.

•

En el diseo de una red de distribución, esta debe ser de preferencia una red cerrada, puesto que esta es la que me(ores venta(as ofrece para el sistema de abastecimiento de agua.

.- ILIOGRAFIA •

8ecánica de 7luidos, 1íctor !. treet, ?ovena Edición.

•

*puntes y eparata de *bastecimiento de *gua y *lcantarillado0 %ng. 9aspar  8$ndez +ruz - A?+.

•

8ecánica de 7luidos, %ng. sValdo rtiz 1era. 1era.

•

:.= eparatas del +urso de *bastecimiento de agua y alcantarillado. 7acultad De %ngeniería. Aniversidad ?acional De +a(amarca

•

.= *bastecimientos de *gua, /eoría y Diseo, imón *rrocha  .Ediciones 1ega . :W6F

•

eglamento ?acional de +onstrucciones.

•

/esis /esis de *bastecimiento de agua potable y *lcantarillado

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I.- ANEOS INSTALACIÓN DE TUERKAS EN ANJA !a instalación de tuberías enterradas da lugar a los siguientes casos)

*. Tuber Tubería ía "!s/a "!s/a%ad %adaa e! a!0 a!0aa es/re es/rec&a c&a.. e dice que una tubería está instalada en zan(a estrecha cuando entre la anchura de $sta, medida a nivel de la generatriz superior del tubo "@#, la altura del recubrimiento sobre dicha arista "&#, y el diámetro exterior del tubo "D#, cumplen alguna de las siguientes relaciones)

F")ura *. I!s/a%ac"#! e! a!0a es/rec&a. es/rec&a. En estas condiciones, la carga del terreno en dirección vertical suele calcularse por la fórmula de 8arston)

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Dónde) E.A.P. DE INGENIERIA Sz I carga vertical por metro lineal de tubería. tubería.

γ  I  I peso específico del material de relleno. +z es un coeficiente que depende de la relación altura 3 anchura de la z an(a y de las características geot$cnicas del terreno. terreno. 'uede calcularse por por la expresión)

Dónde)

ε I tgφ, siendo φ el ángulo de rozamiento interno del material del relleno. relleno con las paredes de la zan(a. &abitualmente µ I tgξ, siendo ξ el ángulo de rozamiento del relleno se toma φ I ξ. H I el denominado coeficiente de anHine, anHine, o cociente entre las presiones lateral lateral y vertical. eg>n anHine)

El peso específico γ  y  y el ángulo de rozamiento φ pueden tomarse de la tabla siguiente)

T"( de sue%

*rcilla normal o h>meda uelo turboso *rcilla plást. arenosa *rena arcillosa !oess *rcilla limosa 9reda, marga, arcilla  pobre Abastecimiento y alcantarillao DIS"R DIS"RI$U I$UCIO CION N P%GINA %GINA ,, ING. LONGA ALVARES! ALVARES! JOSE

A!)u% de ra4"e!/  "!/er!

Pes es(ecí"c

:4U

4.555

B a 5

:4U :CU :BU :6U 45U 44U

:.F55 :.655 :.655 4.:55 4.555 4.:55

:aB :B a C5 C5 a 65 B5 a :55 B a 5 65 a :B5

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