redes_2015071944
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Ing. MSc. Juan Carlos Rocha
Instrumento de Capacitacin MSOP
DISEO DE REDES DE DISEO DE REDES DE DISTRIBUCION PARA DISTRIBUCION PARA
SISTEMAS DE AGUA POTABLE SISTEMAS DE AGUA POTABLE Es el conjunto de tuberas, accesorios y Es el conjunto de tuberas, accesorios y dispositivos que permiten el suministro de dispositivos que permiten el suministro de agua a los consumidores, en forma agua a los consumidores, en forma constante, con presin adecuada , en constante, con presin adecuada , en cantidad suficiente y calidad adecuada cantidad suficiente y calidad adecuada para satisfacer sus necesidadespara satisfacer sus necesidades.
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Ing. MSc. Juan Carlos Rocha
Instrumento de Capacitacin MSOP
La elaboracin del proyecto de redes de distribucin comprende las siguientes actividades: a)Obtener los datos y estudios bsicos de diseo.b)Establecer el tipo de red y forma de distribucin.c)Definir los caudales de diseo.d) Delimitar el rea a abastecer y de la expansin de la poblacin.e)Delimitar las zonas de presin.f)Seleccionar el material de la tubera. g) Fijar las presiones, velocidades y dimetros mnimos y mximos.
AActividades ctividades NNecesarias para ecesarias para el el DDesarrollo del esarrollo del PProyectoroyecto
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Instrumento de Capacitacin MSOP
h) Analizar el sistema de distribucin existente (dimetros, longitudes, presiones de trabajo, estados fsicos de los materiales, etc.) con el objetivo de su aprovechamiento.i)Disear las tuberas principales y secundarias de la red (trazado de la red).j)Dimensionar las tuberas de la red.k) Ubicar y dimensionar los equipos accesorios destinados al funcionamiento y a la operacin de la red de distribucin (vlvulas, hidrantes, medidores y estaciones reductoras de presin).l)Definir las etapas de ejecucin de la red de distribucin.m) Disear los detalles constructivos (anclajes, cmaras y estructuras especiales).
AActividades ctividades NNecesarias para ecesarias para el el DDesarrollo del esarrollo del PProyectoroyecto
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Ing. MSc. Juan Carlos Rocha
Instrumento de Capacitacin MSOP
Tipos de redes
Abierta o ramificada
Cerrada o anillada
Mixta o combinada
Formas de distribucin
Por gravedad Por bombeo
Redes de DistribucinRedes de Distribucin
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Ing. MSc. Juan Carlos Rocha
Instrumento de Capacitacin MSOP
Redes de distribucinRedes de distribucin
Redes de distribucinRedes de distribucin
Tuberas de distribucinTuberas de distribucin
Dispositivos y obrasDispositivos y obras complementarias complementarias
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Ing. MSc. Juan Carlos Rocha
Instrumento de Capacitacin MSOP
Redes de distribucinRedes de distribucin
PresionesPresiones de Serviciode Servicio
reas del Proyectoreas del Proyecto
Delimitacin de Zonas de PresinDelimitacin de Zonas de Presin
Trazado de la RerTrazado de la Rer
CaudalCaudal MximoMximo Probable enProbable en Piletas PblicasPiletas Pblicas
CaudalesCaudales porpor NudoNudo
Diseo de redes.
Se disea con el mayor valor de:- Caudal mximo horario- Caudal mximo diario+ demanda contra incendios
ContinaContinaContinaContinaContinaContinaContinaContina
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Ing. MSc. Juan Carlos Rocha
Instrumento de Capacitacin MSOP
Redes de distribucinRedes de distribucin
AnlisisAnlisis HidrulicoHidrulico
UbicacinUbicacin dede TuberasTuberas
EtapasEtapas dede ConstruccinConstruccin
DimetrosDimetros MnimosMnimos
VelocidadesVelocidades
Diseo de redes.
Se disea con el mayor valor de:- Caudal mximo horario- Caudal mximo diario+ demanda contra incendios
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Instrumento de Capacitacin MSOP
17 1618 3615 14 13 35 34 33 32
b) Sin conexion de tuberias secundarias
22
40 30
3119
3739
384212
28
2945 43
2046
4211
4421
47
10
Camara de valvulas
2 31 5 64 238 247 26 2725
Valvulas
Tanque deCamara de valvulas
5619 375354 12 4647
a) Con tuberias secundarias interconectadas
la red primariaTuberia de Tuberia dela red secundaria
31
17 1618 15 3334353613 3214
6970
75
29
3072 7120 11
737421 10
2822 6059 61
76409 43424162
2 31 5 64 238 247 26 2725
ValvulasAlmacenamiento
AlmacenamientoTanque de
Determinacin de Caudales por Determinacin de Caudales por NudoNudoRedes cerradas
a) Mtodo de reas Qi = Qu * AiDonde:
Qi Caudal en el nudo i en l/s
Qu Caudal unitario superficial en l/s-Ha
b) Mtodo de unidad poblacional Qi = Qp * PiQt Caudal mximo horario en l/s
At Superficie total del proyecto en Ha
Ai rea de influencia del nudo i en Ha
Hoja 1
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c) Mtodo de la longitud unitaria.
Qi = q * LiQi Caudal en el tramo i en l/s
q Caudal unitario por metro lineal de tubera en l/s-m
Qt Caudal mximo horario en l/s
Lt Longitud total de tubera en m
Li Longitud el tramo i en m
d) Mtodo de la repeticin media
e) Mtodo del numero de familias
Determinacin de Caudales por Determinacin de Caudales por NudoNudo
tLtQq
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11
Figura A.3 Red de distribucin abierta o ramificada
13
5
10
4
9
12
Tuberia de ramal secundario
6
Tuberia de ramal principal
27
3
8
Cmara de VlvulasVlvulas
1 Referencias:
Tanque deAlmacenamiento
Tuberia de ramal secundario
ramal secundarioTuberia de
Redes abiertas
gQ*KramalQ
1)(x1K -
Hoja 2
Determinacin de Caudales por Determinacin de Caudales por NudoNudo
x nmero total de grifos en el rea que abastece cada ramal X >= 2Qg Caudal por grifo (l/s)
Qg >= 0,10
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N de grifosN de grifos KK N de grifosN de grifos KK123456789
101112131415
1,001,000,710,580,500,450,410,380,350,330,320,300,290,280,27
161718192021222324252627282930
0,260,250,400,400,300,200,200,100,100,200,200,200,200,200,20
Tabla 1. Valores del coeficiente K de Tabla 1. Valores del coeficiente K de simultaneidadsimultaneidad
Hoja 3
Determinacin de Caudales por Determinacin de Caudales por NudoNudo
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Caudal mximo probable en Caudal mximo probable en piletas publicaspiletas publicas
fE1
*uF*pC*24cD*NppQ
Donde:Qpp Caudal mximo probable por pileta pblica en l/h.N Poblacin a servir por pileta. Un grifo debe abastecer a un nmero mximo de 5 familias (25 personas) Considerando que una pileta puede estar constituida por dos grifos N = 50 personas.Dc Dotacin promedio por habitante en l/hab-da
Hoja 1
Cp Porcentaje de prdidas por desperdicio: El coeficiente Cp vara entre 1,10 y 1,40. Ef Eficiencia del sistema considerando la calidad de los materiales y accesorios. Ef vara entre 0,7 y 0,9Fu Factor de uso, definido como Fu = 24/t. t puede variar entre 2 a 12 horas.
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reas del proyectoreas del proyecto
reas de expansin futura
Poblacin del proyecto reas industriales reas comerciales
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Delimitacin de Zonas de PresinDelimitacin de Zonas de PresinLa red debe estar subdividida en tantas zonas de presin como fueran necesarias
almacenamiento
conduccin
Tanque de
Red de distribucin baja
Vlvula Reguladora de presin
Tubera de
Aduccin
Red de distribucin alta
conduccinTubera de
Figura A.5
Zonas de presin en redes de distribucin con vlvula regulado-ra de presin
Hoja 1
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Figura A.6
Zonas de Presin en redes de distri-bucin con dos Taques de alma-cenamiento
Hoja 2
Figura A.6 Zonas de Presin en redes de distribucin con dos Taques de almacenamiento
Tanque de almacenamiento Cmara rompepresin
Red de distribucin
Tubera de
Tubera de
conduccinTubera de
Tubera deAduccin
Red de distribucin altaTanque de almacenamiento
conduccin
conduccin
Tanque de almacenamiento Cmara Rompe presin
Delimitacin de Zonas de PresinDelimitacin de Zonas de Presin
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Trazado de la redTrazado de la red Preferentemente deben proyectarse redes cerradas
la red abierta debe aplicarse en poblaciones dispersas y o nucleadas que presentan desarrollo a lo largo de las vas de acceso a la poblacin
las redes mixtas se aplican en poblaciones nucleadas y que adems presentan un desarrollo a lo largo de las vas de acceso
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Durante el periodo de demanda mxima horaria la presin dinmica no debe ser menor a:
Poblaciones iguales o menores a 2000 hab. ...5 m.c.a.
Poblaciones entre 2001 y 10000 hab..............10 m.c.a.
Poblaciones mayores a 10000 hab............. ... 20 m.c.a.
En sistemas de bombeo directo a la red se aceptar una presin dinmica mnima de 10 m.c.a.
La presin esttica mxima en la red debe ser 70 m.c.a.
Presiones de servicioPresiones de servicio
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Durante el periodo de demanda mxima horaria la presin dinmica no debe ser menor a:
Poblaciones iguales o menores a 2000 hab. ...5 m.c.a.
Poblaciones mayores a 2000 hab. ... 10 m.c.a.
La presin mxima en la red debe ser 70 m.c.a.
Presiones de servicioPresiones de servicio
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VelocidadesVelocidadesLa velocidad mnima en la red no debe ser menor a 0.30m/s
En poblaciones pequeas, se aceptarn velocidades menores solamente en los ramales de distribucin.
La velocidad mxima no debe ser mayor a 2 m/s.
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Dimetros mnimosDimetros mnimosEn redes cerradas el dimetro mnimo de la tubera principal debe ser:
En poblaciones menores a 2000 hab. ... 1
En poblaciones entre 2001 a 20000 hab. ... 1 1/2
En poblaciones mayores a 20000 hab. ... 2
En redes abiertas el dimetro mnimo de la tubera principal debe ser 1 aceptndose en poblaciones menores a 2000 hab. un dimetro de para ramales.
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Donde:q Variacin de caudal en m3/sJ Prdida de carga en m/mL Longitud de la tubera en mQ Caudal que pasa por la tubera en m3/s Coeficiente de Coriolis (aproximadamente = 1)C Coeficiente de rugosidad de la tubera de Hazen-WilliamsD Dimetro de la tubera en m
Anlisis HidrulicoAnlisis HidrulicoEl diseo hidrulico de redes puede ser realizado por la formula de Flamant, Darcy Weisbach, Hazen Williams u otros justificados tcnicamente.Para redes cerradas
Puede utilizarse el mtodo de Hardy Cross, Newton Raphson, Matricial y otros equivalentes.Mtodo de Hardy Cross.
0.85Q*L**1.85
Jq
2.63D*C*0.2788
1
Hoja 1
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Donde:Q Caudal en l/shs, hi Elevacin respecto al plano horizontal de referencia para los puntos s e i, respectivamente en m Coeficiente de Coriolis (aproximadamente = 1)
k = Nmero de iteracin
Mtodo de Newton Raphson.
El empleo de mtodos iterativos deben considerar limites de cierre de 0.104, para caudal y 0.10 m.c.a. para perdida de carga en las tuberas principales que forman circuitos y anillos.
kQ21
)1kih1k
s(hk1kQ
kQ*C*2
1ka
Hoja 2
Anlisis HidrulicoAnlisis Hidrulico
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Para redes abiertas deben considerarse los siguientes aspectos:- La distribucion de caudal es uniforme a lo largo de la longitud de cada tramo.
- La prdida de carga en cada ramal debe ser determinada para un caudal igual al que se verifica en su extremo.
- Los caudales puntuales deben ser consideradas como un nudo.
Para el clculo de ramales debe considerarse un caudal mnimo de 0.10 l/s.
Hoja 3
Anlisis HidrulicoAnlisis Hidrulico
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Ubicacin de tuberasUbicacin de tuberasEn redes abiertas : Prximas a las viviendasEn redes cerradas: En los costados sur y este de las calles a 1m del cordn de acera o 1/3 de la calzada.Se coloca doble tubera cuando: -El ancho de la va es mayor a 18 m -Existe intenso trafico -El costo de reposicin del pavimento de las conexiones domiciliarias es caro. La separacin entre la tubera de agua potable y alcantarillado debe ser de 1.5m en planta y debe colocarse a 0.30 m como mnimo por encima de la tubera de alcantarillado.
Hoja 1
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Las tuberas principales deben formar circuitos cerrados cuando:
- El rea atendida fuese > a 1km2 - La distancias media entre dos tuberas en paralelo fuese igual a 250 m. -La distancia media entre las tuberas que se localizan junto a la periferie del rea abastecible y/o el permetro del rea abastecible fuera igual o superior a 150 m. - Fueran as exigidas por la entidad contratante. - Se pretenda una mayor seguridad de continuidad en el abastecimiento. - El caudal mximo previsto para abastecer el rea contenida en el circuito cerrado fuese igual o mayor a 25 l/s.La longitud mxima de las tuberas secundarias debe ser de 300 m cuando son alimentadas por un solo extremo y de 600 m cuando son alimentadas por dos extremos.
Hoja 2
Ubicacin de tuberasUbicacin de tuberas
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Las tuberas secundarias podrn formar una red en malla mediante la unin de las mismas en los puntos de cruce, o podrn ser independientes entre s, sin unin en los puntos de cruce cuando su alimentacin fuera prevista a travs de ambas extremidades.
Las tuberas principales con dimetro superior a 400 mm no sern utilizadas para la insercin de conexiones domiciliarias.
A lo largo de los tramos con dimetro superior a 400 mm debe instalarse una tubera secundaria con dimetro igual al mnimo previsto en el punto 1.10 del presente reglamento, la que servir como tubera distribuidora.
Hoja 3
Ubicacin de tuberasUbicacin de tuberas
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Etapas de construccinEtapas de construccin
Se debe elaborar el proyecto para la construccin de la red por etapas.
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Tuberas de distribucinTuberas de distribucin
Clculo Hidrulico, Prdidas deClculo Hidrulico, Prdidas de CargaCarga
AccesoriosAccesorios
EspecificacionesEspecificaciones yy ControlControl dede CalidadCalidad
PendientesPendientes
MaterialesMateriales
GeneralidadesGeneralidades
Hoja 1
ContinaContinaContinaContinaContinaContinaContinaContina
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Tuberas de distribucinTuberas de distribucinProfundidad deProfundidad de InstalacinInstalacin
Hoja 2
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Dimetro de la tubera(mm)
Deflexiones(grados minutos)
1001502002503004004505006007509001000
303030303024022521014512511015
GeneralidadesGeneralidades
Deflexin de las tuberas
Tabla 2. Deflexin mxima en tuberas
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Instrumento de Capacitacin MSOP
MaterialesMateriales
La seleccin es funcin de:La seleccin es funcin de:
-Caractersticas topogrficas
-Agresividad del suelo
-Velocidad de escurrimiento
-Presiones mximas y mnimas
Pueden ser:Pueden ser:
FF, FFD, FG, PVC O PE
Las ventajas y desventajas se especifican en el reglamento de tubera, vlvulas y accesorios.
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Instrumento de Capacitacin MSOP
AccesoriosAccesorios
Los accesorios (uniones, codos, tees, reducciones, vlvulas, anclajes y otros) importantes en la instalacin de tuberas deben ser compatibles entre si,respecto a dimetros, espesores, sistemas de unin y presiones de trabajo.
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Especificaciones y control de Especificaciones y control de calidadcalidad
Las tuberas y accesorios deben cumplir los requisitos de la Norma Boliviana correspondiente.
Los proveedores deben presentar una certificacin de control de calidad de IBNORCA.
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Instrumento de Capacitacin MSOP
PendientesPendientes
Pendientes mnimas
i = 0.04% cuando el aire circula en el sentido de escurrimiento.
i = 0.10 a 0.15 % cuando el aire circula en el sentido contrario al escurrimiento del agua
En este caso la pendiente debe ser menor que la pendiente de la lnea piezomtrica.
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Clculo hidrulico y perdidas de Clculo hidrulico y perdidas de cargacarga
Deben realizarse utilizandose lo detallado en el capitulo 3.5.8 del reglamento de Aducciones de agua.
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Profundidad de instalacinProfundidad de instalacin
La profundidad mnima debe ser de 0.60 m.
Para otros casos utilizar la tabla 3
Tabla 3. Profundidad y ancho de zanja
Ancho de zanja (m) RecomendacinProfundidad (m)(1) = 12,7 a 76 mm
(2) = 100 a 200 mm
(2)Calles 0,60 0,40 0,50 Enlugaresdondela
temperaturadelambienteesmenora5Cdebeincrementarselaprofundidadsegnlacotadelnivelfretico
reasdecultivoycallescontrficoliviano
0,80 0,60 0,70
Callescontrficopesado
1,00 0,60 0,70
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Dispositivos y obras Dispositivos y obras complementariascomplementarias
Hoja 1
Tipos yTipos y Ubicacin deUbicacin de VlvulasVlvulas
Materiales de las VlvulasMateriales de las Vlvulas
HidrantesHidrantes
Cmara deCmara de vlvulasvlvulas
MedidoresMedidores
EstacionesEstaciones Reductoras deReductoras de PresinPresinContinaContinaContinaContinaContinaContinaContinaContina
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Dispositivos y obras Dispositivos y obras complementariascomplementarias
Hoja 2
AnclajesAnclajes
Estructuras EspecialesEstructuras Especiales
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Tipos y ubicacin de vlvulasTipos y ubicacin de vlvulas Vlvulas de control o bloque
Se usan para aislar tramos de tuberas. Pueden utilizarse vlvulas compuerta, mariposa,o esfera.
Vlvulas de purga de aire o ventosa.
Se utilizan en los puntos altos de la red.
Vlvulas de limpieza o desage.
Se utilizan en los puntos bajos de la red. El dimetro debe ser 1/3 del dimetro de la tubera principal, mnimo 75 mm para tuberas de 100mm.
Hoja1
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Tipos y ubicacin de vlvulasTipos y ubicacin de vlvulas Vlvulas de retencin
Deben colocarse en las tuberas de distribucin por bombeo
Vlvulas reductoras de presin
deben utilizarse para reducir automticamente la presin
Hoja 2
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Materiales de las vlvulasMateriales de las vlvulas Deben cumplir las especificaciones, tcnicas establecidas en la norma correspondiente.
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Instrumento de Capacitacin MSOP
HidrantesHidrantes Se deben instalar en tuberas de dimetro de 75 mm y a una distancia de 500m
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Cmara de vlvulasCmara de vlvulas Todas las vlvulas deben contar con una cmara.
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Instrumento de Capacitacin MSOP
MedidoresMedidores
Se deben considerar Micromedidores
Se deben considerar Macromedidores
Sistemas de bombeoCuando existen limitaciones defuentesExisten muchos slidos suspendidosCuando la poblacin tiene capacidad de operacin y mantenimiento
Sistemas de bombeoCuando existen limitaciones defuentesExisten muchos slidos suspendidosCuando la poblacin tiene capacidad de operacin y mantenimiento
En poblaciones mayores a 2000 hab.A la salida de plantas de tratamientoEn los tanques de almacenamiento
En poblaciones mayores a 2000 hab.A la salida de plantas de tratamientoEn los tanques de almacenamiento
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Estaciones reductoras de Estaciones reductoras de presinpresin
Vlvulas reductoras de presin
Cmaras rompe presin
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Instrumento de Capacitacin MSOP
AnclajesAnclajes Cambio de direccin
Reduccin de dimetros.
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Instrumento de Capacitacin MSOP
Estructuras especialesEstructuras especiales Obras de arte como sifones, cruce de carreteras y vas frreas.
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