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DISEO POR FILTRACIN Y DRENAJE

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FUNCIONES: FiltracinDEFINICIN

Equilibrio del Sistema Suelo-Geotextil, que permite un adecuado flujo de liquido a travs del plano del Geotextil, con perdida mnima de suelo, para un tiempo de servicio compatible con la aplicacin considerada.

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FUNCIONES: Filtracin

Caractersticas de la funcin - Existe movimiento del suelo fino por accin del agua dentro de una masa de suelo. - Se pretende permitir el paso libre del agua sin dejar pasar el suelo. - Para esto se requiere una adecuada Permeabilidad, una apertura del textil, y una retencin de suelo. - Adicionalmente una compatibilidad de flujo Suelo-Geotextil perdurable; que no permita una excesiva colmatacin durante el periodo de servicio del sistema.

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FUNCIONES: Filtracin

Permeabilidad - Refiere a la Permeabilidad perpendicular al plano del Geotextil, es decir, cuando el liquido fluye a travs del espesor del Geotextil. - Muchos de los Geotextiles usados para esta funcin poseen un espesor importante y son compresibles, por lo que el coeficiente de Permeabilidad es relacionado al espesor mediante la PERMITIVIDAD, es decir:

Permisividad = PermeabilidadGeotex / Espesor

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FUNCIONES: Filtracin

Retencin de Suelo - Para tener un mayor flujo de liquido a travs del Geotextil, este requiere un mayor tamao de aperturas. - Sin embargo existe una limitante: la partculas finas de suelo es arrastrada a travs del Geotextil dejando las gruesas detrs, entonces la velocidad de flujo se incrementa, hasta provocar el colapso de la estructura de suelo (Tubificacin). - Este proceso es detenido colocando un Geotextil con un tamao de apertura lo suficientemente pequeo para detener a las partculas del suelo aguas arriba.

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FUNCIONES: Filtracin

Compatibilidad de Flujo de Largo Plazo

- Pregunta ms comn en Filtros Geotextil: Se colmatar eventualmente?. Obviamente algunas partculas de suelo se alojaran sobre o dentro del Geotextil, esta colmatacin parcial es esperada.- La clave esta en que el Geotextil no se clmate, a un punto tal, que no permita el flujo de la Cantidad de liquido para el que fue diseado.

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FUNCIONES: Filtracin

Compatibilidad de Flujo de Largo Plazo- Varios mecanismos hipotticos en esta funcin.

Apertura del Geotextil bloqueando las partculas de suelo Formacin del Filtro aguas arriba

Arqueo de partculas sobre las aperturas del Geotextil

Concepto de filtracin profunda, usando Geotextiles gruesos Partculas de suelo atracadas dentro del cuerpo del Geotextil

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FUNCIONES: DrenajeDEFINICIN

Equilibrio del Sistema Suelo-Geotextil, que permite un adecuado flujo de liquido dentro del plano del Geotextil, con perdida mnima de suelo, para un tiempo de servicio compatible con la aplicacin considerada.

Caractersticas de la funcin - El Geotextil es colocado de manera que el liquido fluya en el plano del geotextil. - Todos los Geotextiles ofrecen esta caracterstica, pero en un rango muy amplio. As los Geotextiles Tejidos delgados son poseen drenaje muy pobre, mientras que los No Tejidos Punzonados por agujas gruesos pueden drenar flujos importantes. - Un diseo apropiado podr cuantificar el flujo a drenar, y las caractersticas del Geotextil a usar.

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Per

FUNCIONES: Drenaje

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Per

FUNCIONES: Drenaje

Permeabilidad (Transmisividad) - Refiere a la Permeabilidad en el plano del Geotextil, es decir, cuando el liquido fluye dentro del espesor del Geotextil. - Muchos de los Geotextiles usados para esta funcin poseen un espesor importante y son compresibles, por lo que el coeficiente de Permeabilidad es relacionado al espesor mediante la PERMITIVIDAD, es decir:

Permisividad = PermeabilidadGeotex * Espesor

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Per

FUNCIONES: Drenaje

Retencin de Suelo - El Criterio es el mismo usado en la funcin de Filtracin. Compatibilidad de Flujo de Largo Plazo - El Criterio es el mismo usado en la funcin de Filtracin.

i s Sistema de subdrenajePer

Conjunto de elementos tcnicamente interrelacionados que permiten captar, conducir y evacuar un caudal previamente estimado. Est compuesto por: * Elementos de captacin * Filtro * Elemento drenante, puede ser sinttico o natural

Tipos de subdrenaje* Francs * Francs con tubera * Geodren con tubo * Lloraderos

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FUNCIONES: Filtracin y DrenajeGeotextil

Sistemas de Subdrenaje

GravaTubo Subdren Francs Geotextil Subdren Francs con tubo

Geo-red

Tubo Geodren con tubo

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FUNCIONES: Filtracin y Drenaje

SISTEMAS DE SUBDRENAJE El agua es la principal causa de los problemas en la Ingeniera Geotcnica. Drenaje en las vas es de vital importancia, el agua en la estructura de pavimento: Incrementa las presiones de poros, disminuye los esfuerzos efectivos Incrementa las supresiones de flujo Cambia los mecanismos de transmisin de carga

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FUNCIONES: Filtracin y DrenajeCON DRENAJESIN DRENAJE

DISTRIBUCION DE ESFUERZOS

1 2

Subrasante

Campos de aplicacin de subdrenes Los subdrenes son sistemas que sacan el agua infiltrada. Su principal aplicacin esta en: * Taludes * Presas, Diques * Campos deportivos * Urbanizaciones * Agricultura * Estructuras viales

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APLICACIONES: Filtracin y Drenaje

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Consideraciones constructivas y recomendaciones * Excavacin uniforme* El geotextil debe cubrir totalmente el permetro de la trinchera * Asegurar un contacto ntimo entre el geotextil y las paredes de la trinchera * El material drenante en el caso de ser agregado, debe ser limpio, durable y preferiblemente usar tamaos entre 19 mm y 100 mm. * La altura de cada del agregado debe ser menor a 1 metro

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* El subdren debe quedar cubierto totalmente por el geotextil, considerandose un traslapo * Cuando se coloque geodren los espacios libres a los lados debern ser llenado con materiales gruesos en su mayor proporcin * El subdren deber quedar cubierto con suelo

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APLICACIONES: Filtracin y Drenaje

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APLICACIONES: Filtracin y Drenaje

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APLICACIONES: Filtracin y Drenaje

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APLICACIONES: Filtracin y Drenaje

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APLICACIONES:Per

Defensas de Arcilla (Silt Fence)

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APLICACIONES:Per

Defensas de Arcilla (Silt Fence)

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TESTIMONIALES

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DISEO DE FILTRO Y DRENAJE

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N.F.

Q lluvia

N.F.

Q N.F. Q N.F.

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Consideraciones de DiseoMecanismos: Capacidad suficiente de flujo. Retencin de suelo adecuada. Aseguramiento contra la colmatacin por partculas de suelo.

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Capacidad de FlujoLa permeabilidad del Geotextil debe ser mayor que aquella del suelo adyacente para permitir una condicin de flujo. Con el tiempo, la permeabilidad del Geotextil se reducir debido al movimiento de partculas a travs de los poros.

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Retencin de SueloEl suelo aguas arriba debe retenerse y no se debe permitir que pase a travs de los vacos del Geotextil. Criterios de Retencin: Comparacin del tamao de abertura vs. caractersticas del tamao de las partculas de suelo a retenerse.

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Historia real de un diseo de un sistema de filtracin

Da 1 El ingeniero busca los criterios de filtracin existente. Encuentra una lista con 12 criterios segn Fischer (1990) contina la bsqueda y encuentra que en la actualidad ya se le han aadido otro tanto de criterios a la lista de Fischer. Da 2 Consulta la gua de la FHWA y se encuentra que en el paso 4 dice que en el diseo se debe tener en cuenta el AOS del geotextil, pero descubre que existen otros criterios como el canadiense que sugieren utilizar el parmetro O90 del geotextil.

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Da 3 Llega a la conclusin de consultar con otros dos ingenieros amigos, Desafortunadamente los dos tienen diferentes opiniones. El primero se apoya en la aproximacin de la FHWA el segundo introduce los criterios presentados en las conferencias de Geosynthetics 95.

Da 4 Llama a un distribuidor de geotextiles, este le menciona que tiene tanto Geotextiles Tejidos como No Tejidos. Cuando le pregunta por detalles acerca de los Tejidos, este le confirma que para sistemas de filtracin solo le recomienda los tejidos del tipo Multifilamento y hay que tener en cuenta el ensayo del POA del geotextil, ensayo desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros y no tener en cuenta el ensayo del AOS.

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Da 5 Se encuentra con su jefe el cual sabe mucho de geosintticos, ste le comunica que no es tan fcil el diseo de un sistema de filtracin pero que le de algunas horas para averiguar sobre el tema. Despus de 10 horas de investigacin, no llega a ninguna conclusin de cual es el criterio que mejor se le acomoda a su situacin. Le sugiere hacer un pequeo ensayo a escala del problema. Das 6 - 10 Le toma 5 das en construir un aparato de filtracin. El aparato es similar al del ensayo de relacin de gradientes de la ASTM.

Das 11 - 15 Se realizan los primeros ensayos, pero analizando los resultados muestra que existe un problema de reproducibilidad estadstica, decide volver a realizar los ensayos.

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Per

Das 16 - 20 Se realizan nuevamente los ensayos pero se advierte el mismo problema de reproducibilidad. Se decide seguir adelante sin tener en cuenta este factor.

Da 21 Se rene con el jefe con quien analiza los resultados y estuvieron de acuerdo en que el ensayo realmente fue corto y no se tuvo en cuenta el desempeo a largo plazo, acordaron dar a conocer su experiencia a otros ingenieros dedicados en la materia. Su experiencia apareci en la conferencia de Montreal y hoy est designada como el criterio de filtracin nmero 105.

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METODOLOGIA DE DISEO

1. Establecer el sitio o los sitios ms convenientes en donde se requiera captar los fluidos. 2. Estimar el caudal crtico para un tramo de diseo o la capacidad del sistema para obtener un tramo. 3. Dimensionamiento de la seccin transversal 4. Establecer el geotextil a usar en el sistema de filtracin.

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Per

1. Establecer el sitio o los sitios ms convenientes en donde se requiera captar los fluidos. Interceptar lo mas perpendicularmente posible las lneas de drenaje Establecer tramos que en lo posible conserven la misma topografa, condiciones geomtricas de la va similares, geomorfologa. ( Sectorizar )

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B=5% 68

L=2 %

B>L: Subdren Transversal B 80%. En aplicaciones muy criticas o proyectos que involucren suelos muy finos se recomienda realizar ensayos de colmatacin ASTM D5101.

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Criterio de supervivencia

MTC EG-2000, Seccin 650, Aplicacin de Subdrenaje Criterio de Supervivencia: Clase 2Resistencia a la tensin, mtodo Grab. N ASTM D 4632 Condiciones moderadas de instalacin, con esfuerzos bajos de contacto. (Aplicacin tpica de subdrenes) Resistencia de la costura N ASTM D 4632 Resistenc ia al punzona miento N ASTM D 4833 Resistencia al estallido Mullen Burst KPa ASTM D 3786 Resistencia al rasgado trapezoidal N ASTM D 4533

700

630

250

1300

250

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Ejemplo de diseoPer

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Ejemplo de diseoPer

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Ejemplo de diseoPer

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Ejemplo de diseoPer

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Ejemplo de diseoPer

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Ejemplo de diseoPer

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Ejemplo de diseoPer

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Software diseo funcin de Filtracin

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GEODRENEl ms Avanzado Sistema de Drenaje

i s DescripcinPer

El Geodrn PAVCO est compuesto por tres geosintticos diferentes: Geotextil: su funcin principal es la de filtrar las partculas de suelo que pudieran colmatar el ncleo del sistema, es decir deja pasar el agua pero reteniendo las partculas de suelo, evitando fenmenos de tubificacin dentro de la masa de suelo. Permite, gracias a su alta permeabilidad, que la cantidad de agua que entre dentro del sistema sea tal, que el geotubo trabaje con toda su capacidad para evacuar la mayor cantidad de agua posible.

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Georred: Este geosinttico est especialmente diseado para transportar una alta cantidad de agua en su plano (transmisividad), bien sea colocndola horizontal o verticalmente. Su funcin es brindar un rea de captacin de agua, para posteriormente conducirla hasta el geotubo. Geotubo: Su funcin es la de conducir y evacuar el agua recogida por el sistema de drenaje. Circular: Posee una capacidad de flujo mayor para condiciones iguales de pendiente.

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GEODREN CON TUBO

Geotextil

Geo-red

Tubo

i Georedes sPer

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Geocompuestos

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PresentacinGeodren con tubera PAVCO 65 mm Geodren con tubera PAVCO 100 mm Geodren con tubera PAVCO 160 mm Geodren con tubera PAVCO 200 mm Geodren Planar 1, 2 y 3 Georred de drenaje, 4mmy 5mm de espesor

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Campos de Aplicacin s Muros de Contencin:Per

Es til como medio disipador de presiones hidrostticas. Se coloca formando un drn chimenea en el espaldn del muro. Agiliza el proceso constructivo permitiendo la construccin del sistema de drenaje con antelacin a la masa de suelo reforzada con geotextil.

Rellenos Sanitarios:Se convierte en un excelente medio de evacuacin tanto de gases como de lquidos (lixiviados), evitando la formacin de ballenas en la geomembrana y el tener que utilizar un material drenante punzante.

i s Campos DeportivosPer

Su principal funcin es la de captar y evacuar el agua lluvia en exceso en el menor tiempo posible de grandes reas tales como canchas, parques o jardines que estn sometidas al uso permanente por parte del pblico, generando un aumento en su tiempo de utilizacin.

Vas UrbanasMantiene la estructura granular del pavimento en condiciones ideales de humedad, evitando deformaciones como ahuellamientos por ablandamiento de las capas granulares . causar traumatismos menores.

i s Su instalacin es ms rpida que los sistemasPer

tradicionales tales como el drn francs. Aumenta la vida til de la va y reduce los programas de mantenimiento.

Vas IntermunicipalesAbate y controla las posibles fluctuaciones del nivel fretico y del agua que se pueda infiltrar a la estructura de pavimento. Reduce la seccin transversal de los subdrenes laterales, disminuyendo los costos de excavacin y relleno, adems de aumentar los rendimientos constructivos.

i s Procedimiento de InstalacinPer

1. Excavacin o ZanjadoGeneralmente los anchos de excavacin para conformar la trinchera varan entre los 10 y 20 cms, para lo cual se utilizan zanjadoras mecnicas. En caso de hacerse con equipos convencionales o manualmente los anchos se aumentarn. Dependiendo del tipo del suelo, sern los equipos a utilizar. El sentido de excavacin siempre ser en contrapendiente, para facilitar la salida de agua hasta el extremo de la descarga. A medida que avanza la excavacin, esta se va llenando con arena o gravas de gradacin uniforme con tamao mximo de 1/2.

i s 2. EnsamblajePer

Este geocompuesto viene preensamblado, sin embargo es necesario que en las zonas de unin entre cada rollo, se realice lo siguiente antes de colocar el geodren dentro de la trinchera: Colocar el accesorio de unin entre las dos tuberas. Dejar un excedente de geotextil en la zona de unin para hacer el traslapo sobre la unin entre tuberas y evitar la intrusin de partculas de suelo al sistema.

i s Una vez realizada la unin entre paneles, se procede3. Instalacin del Geodrena colocarlos dentro de la trinchera.Per

4. Aseguramiento del GeodrenEl geodren debe asegurarse mediante el anclaje con estacas o pines metlicos en su parte superior dejando dejando una pequea franja doblada horizontalmente sobre el borde de la trinchera para tal fin.

5. RellenoDespus de conformar la cama inferior de 10 cms de altura con material seleccionado no mayor a 1/2, se procede a llenar la trinchera con gravas no mayores a las 4.

sitio, i s Los ltimos 10 cms se rellenan con suelo delfin de preferiblemente con poco permeable, con elPer

evitar el ingreso de aguas superficiales al sistema. Esta actividad debe realizarse casi inmediatamente despus a la colocacin del geodren dentro de la trinchera, para evitar fallas en la zanja.

6. Compactacin del RellenoSe busca un mejor acomodamiento intergranular

7. Salidas o Entregas a la AtmsferaSe deben buscar salidas o entregas con espaciamiento de 50 a 100 m, dependiendo de la pendiente, para evitar una acumulacin excesiva de agua dentro del tubo.

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TESTIMONIALES GEODREN

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DISEO DE SISTEMAS DE DRENAJE CON GEODREN

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Per

METODOLOGIA DE DISEO

1. Establecer el sitio o los sitios ms convenientes en donde se requiera captar los fluidos. 2. Estimar el caudal crtico para un tramo de diseo o la capacidad del sistema para obtener un tramo. 3. Establecer el geotextil a usar en el sistema de filtracin. 4. Establecer el nmero de georedes necesarias. 5. Establecer el sistema de evacuacin de los lquidos que capta el geodren. Dimetro de la tubera.

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1. Establecer el sitio o los sitios ms Per convenientes en donde se requiera captar los fluidos. Interceptar lo mas perpendicularmente posible las lneas de drenaje Reducir la distancia de recorrido de las lneas de flujo.

2. Estimar el caudal crtico para un tramo de diseo o la capacidad del sistema para obtener un tramo. Caudal por infiltracin Caudal por nivel fretico

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Per

N.F.

Q lluvia

N.F.

Q N.F. Q N.F.

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3. Determinacin del tipo de geotextil a usar como filtro. PerCriterio de Retencin Criterio de Permeabilidad Criterio de Colmatacin Criterio de Supervivencia Criterio de Durabilidad

4. Diseo del nmero de georedes necesarias4.1 Obtener la transimisividad requeridaQ=K*i*A Q = K * i * (W * t) Q = (k * t) * i * W K * t = q = Q/(i * W) q requerida = Q / (i * W)

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Donde: Per q : Transmisividad requerida Q : Caudal total estimado. i : Gradiente hidrulico. W : Ancho de la Geo-red. (Longitud del sistema de drenaje)

4.2 Obtener la transmisividad disponible.Dato suministrado por el fabricante (Norma ASTM D 4 716) Dividida por unos factores de seguridad (Tabla 5).

4.3 Calcule el factor de seguridad final. F.S. = qdisponible / qrequeridaEste factor de seguridad debe ser mayor a 1.

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5. Establecer el sistema de evacuacin de Per lquidos que capta el geodren.1. Que el tubo tenga la capacidad de absorber o recibir el caudal de diseo por cada metro lineal.2. Capacidad de conduccin del tubo.

i sCaudal q 10^2 (cm ^3/s)

Per

CAPACIDAD DE CAPTACIN POR METRO LINEAL DE TUBERIA CIRCULAR14 12 10 8 6 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Cabeza (cm )D 65 - 100 mm D 160 mm D 200 mm

i sCaudal 10^3(cm^3/s)

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NOMOGRAMA PARA ESTABLECER EL DIAMETRO A USAR DE TUBERIA

1000

100

10

D 65 mm D 100 mm D 160 mm D 200 mm

1

0.1 0.1 1 Pendiente (%) 10 100

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MAYOR INFORMACINCONTACTAR A:

Ing. Nestor Sifuentes BoggioTelfs.: 435 1806, 814 7249

Fax: 466 2120E-mail: nestor.sifuentes@pavco.com.co Web: www.pavco.com.co