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UNIVERSIDAD
NACIONALD
E INGENIERIA
HIDROLOGICA E HIDRAULICA
NILTON ERNESTO RIVAS OYOLA
LIMA, PER
CURSO: DISEO DE PRESAS DE TIERRA
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NACIONALD
E INGENIERIAINTRODUCCIN
CONTENIDO
INTRODUCCIN
CRITERIOS GENERALESDESARROLLO DEL PROYECTO
CASO PRACTICO
FIN
2
3
4
5
1
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NACIONALD
E INGENIERIAINTRODUCCIN
Energa:Almacenar agua en cantidad y energa suficientepara la generacin de energa.
Minera: Zonas de almacenamiento de materialesresiduales del proceso de explotacin minera.
Irrigacin: Regar reas nuevas, mejorar reas existentescon el fin de desarrollar cultivos rentables.
ALCANCES Y OBJETIVOS DE PROYECTO
Abastecimiento de Agua:Abastecer el requerimiento de
saneamiento de poblaciones en desarrollo.
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NACIONALD
E INGENIERIAINTRODUCCIN
Irrigacin: Las presas garantizan el recurso hdrico parauna irrigacin, con el fin de desarrollar una agriculturarentable y eficiente.
ALCANCES Y OBJETIVOS DE PROYECTO
Terrenos eriazos
Presa
Reservorio
CanalPrincipal
q1
Terrenos ribereosbajo produccionagrcola
Bocatoma
q2
q3
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NACIONALD
E INGENIERIAINTRODUCCIN
Irrigacin:El recurso hdrico es variable en el tiempo, y dela misma forma la demanda.
ALCANCES Y OBJETIVOS DE PROYECTO
Oferta Demanda
S O N D E F M A M J J A
Q m3/s
t (meses)
Superavit
Deficit
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NACIONALD
E INGENIERIAINTRODUCCIN
Irrigacin: Regar reas nuevas, mejorar reas existentescon el fin de desarrollar cultivos rentables.
ALCANCES Y OBJETIVOS DE PROYECTO
Almacenar agua en lugares estratgicos para
diferentes usos, consuntivos y no consuntivos
Medio: Construccin de una presa (de tierra u otro material)Elemento almacenado: Agua de escorrenta superficial
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DE INGENIERIAINTRODUCCIN
Minera: Zonas de almacenamiento de materialesresiduales del proceso de explotacin minera.
ALCANCES Y OBJETIVOS DE PROYECTO
RelaveFiltrado
Espaciamiento deRelave
Planta de Relleno
en Pasta
A Mina
Disposicin en Canchas
Despacho deConcentrado
Espesamientoy Filtrado deConcentradoFlotacin
Molienda
Stock pileDe Finos
ChancadoSecundario
Stock pileDe Gruesos
Explotacin deSulfurosSublevel
ChancadoraPrimaria
RampaFaja
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DE INGENIERIAINTRODUCCIN
Minera: Zonas de almacenamiento de materialesresiduales del proceso de explotacin minera.
ALCANCES Y OBJETIVOS DE PROYECTO
Medio: Construccin de una presa de tierra o relavesMaterial a Almacenar: Relaves (pulpa, espesados, filtrados o en pasta)
Almacenar materiales residuales del proceso minero en lugaresestratgicos que tengan una afectacin mnima al medio ambiente
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Reservorio:Reservoir, vaso,embalse.
Presa: Dam, estructura decontencin, dique.
Vertedero: Spillway,aliviadero de emergencia.
Obra de Toma:Outlet work,descarga de fondo.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Reservorio:Reservoir, vaso o embalse es el lugar de almacenamiento deagua, el cual debe garantizar un grado de impermeabilidad y estabilidad. Elvolumen almacena agua y sedimentos, variables a considerarse en el diseo.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Reservorio: El volumen total a almacenar es la suma de lo requerido(volumen util), mas el volumen solido (volumen muerto) y las perdidas(evaporacion y filtracion). Estos volumenes definen los niveles de operacin.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Reservorio: Es necesario calcular la capacidad mxima dealmacenamiento con la curva Altura Volumen - rea.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
El volumen muerto es aquel queesta destinado para elalmacenamiento de sedimentos.Este nivel define el Mnimo nivelde operacin NAMIO. Para
estudios de pre inversin seconsidera:
Vm= 1/3 Vutil
El volumen til (Vu) se define por los requerimientos de oferta y demanda
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Reservorio: Es necesario calcular la capacidad mxima dealmacenamiento con la curva Altura Volumen - rea.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
El nivel de aguas mximas ordinarias (NAMO) se define con la curva altura-
volumen, estimando la suma del volumen muerto, volumen til y el volumen deperdidas (infiltracin y evaporacin)
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Reservorio: Es necesario calcular la capacidad mxima dealmacenamiento con la curva Altura Volumen - rea.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
Las perdidas por filtracin en el fondo de la presa se desprecian, siempre quelas condiciones hidrogeologicas sean favorables. Las filtraciones por el cuerpo
de la prese disminuyen de acuerdo con la estructura de la presa. Las perdidas por evaporacin se calcula
con el rea del espejo de agua del NAMO.
RESERVORIO (Reservoir)
PrecipitacionP
QEscorrentia
Infiltracion
Filtracion
I
F
EvaporacionE
Q - I - E - F = dS / dt
S
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Presa:Estructura construida que forma el embalse o reservorio.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
RESERVORIO (Reservoir)
QEscorrentia
Infiltracion
Filtracion
I
F
EvaporacionE
Q - I - E - F = dS / dt
S
-
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Presa:El diseo geomtrico de la estructura de la presa depende de variosfactores como: disponibilidad de material, condiciones de cimentacin, usode la presa, etc.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
ENROCADO (RIP RAP)
FILTROS
SHELLSHELL
CORE
CUTOFF
SUELO DE CIMENTACION(FOUNDATION)
ESTRATO IMPERMEBLE
CORONA (CREST)
BLANKET
Borde Libre (freeboard)
Nivel de Aguas Maximas Ordinarias (NAMO)
RESERVORIO (Reservoir)
Hmax
CF
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DE INGENIERIA
ENROCADO (RIP RAP)
FILTROS
SHELLSHELL
CORE
CUTOFF
SUELO DE CIMENTACION(FOUNDATION)
CORONA (CREST)
BLANKET
Borde Libre (freeboard)
Nivel de Aguas Maximas Ordinarias (NAMO)
RESERVORIO (Reservoir)
Hmax
CF
CRITERIOS GENERALES
Presa - Dimensionamiento Geomtrico
Ancho de la cresta, borde libre, capas de materiales, taludes.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Ancho de la Cresta.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
De acuerdo con las recomendaciones del Bureau of Reclamation (1982), ladeterminacin del ancho de la cresta B esta basada en la siguienteexpresin de carcter emprico, donde H representa a altura de la presa en
metros:3
5
HB
Bureau ofReclamation
Las normas japonesas (Japanese Code 1957 ) recomiendan laformulacin alternativa:
B: ancho de la corona (m)H: altura de la presa (m)3
3*6.3 HB
Si el trnsito vehicular no es permitido, el largo de la
corona mnimo puede ser 3m a 6 m dependiendo de la altura dela presa.
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Borde Libre.PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
El desborde de agua sobre una presa de tierra no debe serpermitido, en ninguna hiptesis. Para su prevencin, se considera una
sobre elevacin conocida como borde libre y que representa ladiferencia de alturas entre la cresta de la presa y el nivel mximo deagua en el reservorio, considerndose que el vertedero trabaja en lacapacidad mxima de diseo. El borde libre depende de la sobreelevacin producida por una mxima avenida, altura que alcanzan lasolas producidas por el viento, eventos ssmicos, flujo de materiales
(debris flow) para el reservorio.
En consecuencia, el borde libre Hbl incluye la amplitud de la olagenerada por el viento Hv, la altura de la ondulacin sobre el taludaguas arriba (Hr), el asentamiento mximo de la cresta y una alturade seguridad Hs.
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Borde Libre por viento.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
sHHrHvHblH
sH
H
rH
vH
blH
: Borde libre
: Amplitud de la onda generado por el viento
: Altura de rodadura de las ondas
: Asentamiento Mximo da corona
: Margen de seguridad49.260.76*22.3 FFV
VH
(USBR para F>32Km, en m)
V : Velocidad del vientoF : Distancia de la cortina de agua
Borde Libre
4271.0763.0*032.0 FFVV
H
(Stevenson modificado, en cm)
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Borde Libre por viento.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
(USBR para F>32Km, en m)
V : Velocidad del vientoF : Distancia de la cortina de agua
4271.0763.0*032.0 FFVV
H
FV
V
H *032.0
(USBR para F
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Borde Libre por viento.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
Altura de la ola HV en funcin de la mximavelocidad del viento V (kmh) y dimensin del
espejo de agua (km) segn la American Societyof Civil Engineers.
F V Hv
km km/h m
1,61 80,47 0,76
1,61 120,70 0,91
4,02 80,47 0,98
4,02 120,70 1,10
4,02 160,93 1,19
8,05 80,47 1,13
8,05 120,70 1,31
8,05 160,93 1,46
16,09 80,47 1,37
16,09 120,70 1,65
16,09 160,93 1,86
sHH
rH
vH
blH
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Borde Libre por viento.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
Deben ser consideradas todas as condiciones que afectan la exposicin de lapresa al viento al acercarse la mxima velocidad V. Salvo en lugarestopogrficamente protegidos de vientos, se pode considerar la ocurrencia de
vientos con velocidad mxima de 80 a 120 km/h.
Olas producidas por efectos ssmicos con altura Ht pueden presentaramplitudes mayores de la que se genera por viento Hv. La probabilidad deque ocurran ambos efectos es baja, utilizndose el mayor de los valores Hv eHt.
La altura de rodadura las olas sobre el talud aguas arriba Hr es funcin deloleaje y de la inclinacin y rugosidad de la superficie del talud. La altura deondulacin Hr para taludes usuales de presas de tierra y de enrocados (coninclinacin de 1.5:1 a 4:1) varia entre 0.33Hv a Hv, dependiendo
principalmente de la rugosidad de la superficie.
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Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Borde Libre porasentamiento.
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
Si en la cimentacin existen arcillas o material sedimentario compresible, es
necesario estimar los asentamientos totales debido a la sobrecarga de la presa,
incluyendo los ocurridos por la compresibilidad de la cimentacin y del propiocuerpo de la presa.
2KHH
K: Compresibilidad de la masa delcuerpo y cimentacin de la presa.
sHHrHvHblH
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Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Borde libre pormximas avenidas
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
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Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Borde libre pormximas avenidas
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
dt
dSOI
dt
SSOOII12
2
21
2
21
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Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Presa - Borde libre pormximas avenidas
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
dt
dSOI
Se utilizan programas como el HMS paradeterminar el transito de avenidas en unreservorio, requirindose los siguientesdatos:
I: Hidrograma de entrada, el cual puedetomarse de un modelo precipitacinescorrenta.
O: Caractersticas de descarga, en estecaso ser la longitud del vertedero y elcoeficiente de descarga.
S: La funcin de almacenamientodefinida por la curva altura-volumen.
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Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Borde Libre
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
Recomendacin USBR: Presas con vertedero libre de cualquier altura, el BL mnimo es de
2m a 3m por encima del NAMO. Para presas con vertedero y compuerta, el BL recomendado es de
2.5m por encima del nivel superior de la compuerta en el caso de
presas de altura mxima 60m y de 3m para las dems.
sHHrHvHblH
Finalmente para la altura de la margen de seguridad Hsserecomienda
que sea considerado el mayor de los siguientes valores: La tercera parte de la diferencia entre el nivel de operacin normal y el
nivel de la mxima inundacin o crecida. Altura de la ola Hv 60 cm.
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Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Capas de materiales
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
El espesor mnimo de ncleos, filtros o zonas de transicin debe ser de 3.0mEn todas las transiciones de materiales finos y gruesos debe proyectarse unfiltro.
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Presa - Dimensionamiento Geomtrico: Capas de materiales
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
El espesor del ncleo debe establecerse teniendo en cuenta las condicionesde filtracin de agua y erosin interna.Se recomienda un espesor de ncleo igual o mayor al 25% de la altura del
agua.El espesor mnimo de la corona debe ser 3m por requerimiento constructivo.
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Vertedero de Emergencia - Spillway
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
Decisin tcnica econmica que se define conjuntamente con el transito deavenidas del embalse, estableciendo la longitud y tipo de vertedero.
NOTA:Avenida de Diseo: 500 a1000 aos de periodo de
retorno
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Obra de Toma Outlet Work
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE AGUA
Diseo de la tubera de servicio en funcinde la demanda de riego, generacinenergtica y/o abastecimiento de agua.
Esta estructura puede brindar servicio parael proceso constructivo
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALESRESIDUALES
Deposito: rea dealmacenamiento, relavera,botadero, desmontera.
Presa: estructura decontencin, dique.
Obras de derivacin:Obras de derivacin de
escorrenta superficial quedrenen naturalmente aldeposito.
Drenaje / Subdrenaje:Interior y exterior del
deposito.
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PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALESRESIDUALES
Deposito: El deposito debe evaluarse hidrogeologicamente para nocomprometer el medio ambiente. El caso que se muestra es de un acuferocolgado. El volumen es una variable de vida til del deposito.
Precipitacion
P
QEscorrentia
Infiltracion
Filtracion
I
F
EvaporacionE
DEPOSITO DE RELAVES
SUBDRENAJE
PRESA
OBRA DEDERIVACION
DECANTACION
N.F.
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PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALESRESIDUALES
Deposito: El segundo caso es el general, donde se debe garantizar laimpermeabilizacin del deposito que anule la infiltracin al acufero.
PrecipitacionP
QEscorrentia
Infiltracion
Filtracion
I
F
EvaporacionE
DEPOSITO DE RELAVES
SUBDRENAJE
PRESA
OBRA DEDERIVACION
DECANTACION
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PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALESRESIDUALES
Deposito: Para el fin de proyecto del deposito se debe realizar un balancede aguas que considere el funcionamiento de la mina y las condicionespluviometricas con el fin de determinar el periodo de servicio del deposito y los
requerimientos hidricos adicionales para el proceso metalrgico.
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PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALESRESIDUALES
Presa: Se programa por etapas, de acuerdo al tipo de disposicin. Puedeconstruirse con relave o material de prstamo. En ambos casos es necesario
proyectar obras de drenaje a pie de la presa.LINEA DE DESCARGA
DE RELAVES
DREN
INTERNO
PONDAJE DE
DECANTACION
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALESRESIDUALES
Presa: Las etapas se definen considerando las necesidades de produccinde la mina, condiciones topogrficas, geotcnicas y necesidades
constructivas.
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PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALESRESIDUALES
Obras de Derivacin: Las obras de derivacin son necesarias paraadecuar el deposito a las disposiciones ambientales.
UNIVERSIDAD
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PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALESRESIDUALES
Obras de Derivacin: Por necesidad de la mina el deposito debeampliarse, por lo que nuevas obras de derivacin son necesarias..
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,operacin del deposito.
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALESRESIDUALES
Drenaje / Subdrenaje:
,operacin del deposito.
Se debe evaluar la necesidad de drenaje y subdrenaje en el proyecto deacuerdo a las condiciones hidrogeolgicas del deposito, condiciones de
operacin del deposito.En la figura se ve la necesidad de construir un canal de coronacion.
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PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALESRESIDUALES
Drenaje / Subdrenaje:En el caso de acuferos colgados o aislados el subdrenaje depende deprogramas de monitoreo de calidad de agua fuera del deposito.
PrecipitacionP
QEscorrentia
Infiltracion
Filtracion
I
F
EvaporacionE
DEPOSITO DE RELAVES
SUBDRENAJE
PRESA
OBRA DEDERIVACION
DECANTACION
N.F.
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PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALES
RESIDUALES
Drenaje / Subdrenaje:El subdrenaje interno puede adecuarse para cumplir la funcin de decantacin
PrecipitacionP
QEscorrentia
Infiltracion
Filtracion
I
F
EvaporacionE
DEPOSITO DE RELAVES
SUBDRENAJE
PRESA
OBRA DEDERIVACION
DECANTACION
UNIVERSIDAD
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALES
RESIDUALES
Drenaje / Subdrenaje:Los depsitos de relaves en minera involucran gran cantidad de aguapara su disposicin.
La mayor problemtica para el recrecimiento de depositos de relavesredunda en su estabilidad por el gran volumen de agua incluido en eestematerial, por lo que en muchas oportunidades las empresas estn en labsqueda de nuevas tecnologas que permitan eliminar el agua de losdepsitos.
UNIVERSIDAD
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PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALES
RESIDUALES Drenaje / Subdrenaje:
Los depsitos de relaves en minera involucran gran cantidad de aguapara su disposicin.
La mayor problemtica para el recrecimiento de depsitos de relavesredunda en su estabilidad por el gran volumen de agua incluido en estematerial, por lo que en muchas oportunidades las empresas estn en labsqueda de nuevas tecnologas que permitan eliminar el agua de losdepsitos.
UNIVERSIDAD
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PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALES
RESIDUALES Drenaje / Subdrenaje:
Incluir sistemas de subdrenaje puede brindar estabilidad en losdepsitos.
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DE INGENIERIACRITERIOS GENERALES
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALES
RESIDUALES Subdrenaje: Comparacin de parmetros de contenido de humedad vs
volumen de contenido de slidos y agua, caso relaves espesados.
Total Solidos Solidos Agua
g t g s w Vs Va
2.75 3.72 14.90% 64% 36%
2.58 3.72 19.40% 58% 42%
2.40 3.72 25.35% 51% 49%2.20 3.72 34.05% 44% 56%
2.10 3.72 39.59% 40% 60%
2.00 3.72 46.24% 37% 63%
Peso especifico Porcentaje en VolumenContenido de
humedad
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PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALES
RESIDUALES Subdrenaje:Sistema de subdrenaje con relave espesado.
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C OS G S
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CRITERIOS GENERALES
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALES
RESIDUALES Subdrenaje:.Sistema de subdrenaje con relave cicloneado.
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CRITERIOS GENERALES
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CRITERIOS GENERALES
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALES
RESIDUALES Subdrenaje:Tipos de acuerdo a la topografia.
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CRITERIOS GENERALES
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CRITERIOS GENERALES
PROYECTO DE ALMACENAMIENTO DE MATERIALES
RESIDUALES Subdrenaje:Sistema de drenaje proyectado, del tipo homogeneo.
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DESARROLLO DEL PROYECTO
Reconocimiento de sitio: Se debe evaluar el vaso delreservorio o deposito, de la misma manera que el eje depresa.
Perfil de proyecto:Identificar el funcionamiento de la presao deposito desde el punto de vista hidrolgico hidrulico,definiendo estudios necesarios a desarrollar.
Recopilacin de informacin: Estudios anteriores,informacin meteorolgica, pluviomtrica e hidromtrica,hidrogeolgica.
PLANEAMIENTO
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DESARROLLO DEL PROYECTO
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DESARROLLO DEL PROYECTO
Diseo de ObrasDrenaje y SubDrenaje
Niveles de Operacin
ACTIVIDADES Y ESTUDIOS
Estudio de Mximas Avenidas
Estudio de Oferta y Demanda
Evaluacin de condiciones hidrolgicas e hidrulicas delvaso y eje de la presa
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DESARROLLO DEL PROYECTO
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DESARROLLO DEL PROYECTO
Estudio de Mximas Avenidas: Define los caudalesmximos que discurren hacia la zona del embalse y quedeben ser drenados por el vertedero de emergencia(spillway).
Estudio de Oferta y Demanda: Estudio necesario paradefinir el volumen util de la presa y los caudales aderivarse en la obra de toma (outlet work).
ACTIVIDADES Y ESTUDIOS
Evaluacion de condiciones hidrologicas e hidrauicas delvaso y eje de la presa:Se identifican posibles filtraciones omateriales que puedan tener influencia en la vida util de lapresa.
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DESARROLLO DEL PROYECTO
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DESARROLLO DEL PROYECTO
Diseo de Obras: Determina las dimensiones de lasestructuras de derivacion y componentes de la presa.
Drenaje y SubDrenaje:Se disean las obras de drenaje ysubdrenaje del deposito.
Niveles de Operacin:Para el caso de almacenamiento deagua se definen los niveles de funcionamiento de la presa,previa revisin y procesamiento de la informacin
topogrfico.
ACTIVIDADES Y ESTUDIOS
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DESARROLLO DEL PROYECTO
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DESARROLLO DEL PROYECTO
Revisin de Informacin existente:Se busca informacin deestudios hidrolgicos anteriores, con el fin de compararresultados con los nuevos estudios.
Fuente de Informacion:La primera institucin que disponede informacin hidrolgica es SENAMHI, sin embargoempresas minera y de generacin manejan su propiainformacin, muchas veces con mejor calidad que la
registrada por el servicio nacional.
Objetivo:Determinar caudales maximos de una cuenca, yasea para el transito de avenidas del embalse o para eldiseo de obras de derivacion.
ESTUDIO DE MAXIMAS AVENIDAS
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DESARROLLO DEL PROYECTO
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DESARROLLO DEL PROYECTO
Seleccin de metodos: En caso no se tiene registros decaudales, se recurre a frmulas empricas ohidrometeorologicos: Racional, Hidrogramas unitariossintticos, basados en registros de lluvias.
ESTUDIO DE MAXIMAS AVENIDAS
rea deCuenca
TcMtodo de clculo
(Km2) (Hrs)
< = 0.30 Resultado de Anl isis. No menor a 10 min. Mtodo Racional
< 0.30 10>Resultado de la fo rmulacin de SCS,
KIRPICH. Temez, B&W.Racional y SCS
(Hoja de clculo)
10.0 1 72 81 88 91
Surcos rectos 1 70 79 84 88
Contorneo 1 66 74 80 82
Terrazas 1 65 76 84 88Surcos rectos 1 63 74 82 85
Contorneo 1 61 72 79 82
Terrazas 1 66 77 85 89
praderas con Surcos rectos 1 64 75 83 85
Contorneo 1 63 73 80 83
Terrazas 1 68 79 86 891 47 67 81 88
Contorneo
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DESARROLLO DEL PROYECTO
ESTUDIO DE MAXIMAS AVENIDAS
Mtodo SCS.Para determinar el numero de curva se debecaracterizar el tipo de suelo de la cuenca, segn:
Tipo de suelo Textura del suelo
A Arenas con poco limo y arcilla;
Suelos muy permeables
B Arenas finas y limos
C Arenas nuy finas, limos, suelos con
alto contenido de arcillaArcillas en grandes cantidades;
D suelos poco profundos con
subhorizonres de roca sana; suelos
muy impermeables.
Fuente: Aparicio Francisco.-Fundamentos de Hidrologa de Superficie
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DESARROLLO DEL PROYECTO
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DESARROLLO DEL PROYECTO
ESTUDIO DE MAXIMAS AVENIDAS
Mtodo SCS.Correccin al numero de curva por condicinantecedente.
Para tomar en cuenta las condiciones inciales dehumedad, se hace una correccin al nmero deescurrimiento, segn la altura de lluvia acumulada cincodas antes (Ll5), de acuerdo a:
Si Ll5
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DESARROLLO DEL PROYECTO
ESTUDIO DE MAXIMAS AVENIDAS
Mtodo SCS.Correccin de condicin antecedente.
N N con correccin A N con correccin B
0 0 0
10 4 22
20 9 37
30 15 50
40 22 60
50 31 70
60 40 7870 51 85
80 63 91
90 78 96
100 100 100
Fuente: Aparicio Francisco.-Fundamentos de Hidrologa de Superficie
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CASO PRACTICO
CASO PRACTICO
Premisas
Se ha identificado un rea POTENCIAL a utilizarsecomo un deposito relaves.La produccin de la planta es de 2300 TMSPDLa densidad seca del relave es de 1.50 t/m3.
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CASO PRACTICO
CASO PRACTICO
1. Formulacin
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CASO PRACTICO
2. Revisin de informacin existente.N ESTACION
UBICACINALTITUD(msnm) Pregistrada
Periodo deRegistroLATITUD LONGITUD
1 Marcapomacocha 11 25' 48" 76 20' 24" 4443 Pmax 1969 - 20022 Huascacocha 11 35' 20" 76 05' 00" 4370 Pmax 1956 - 19973 Pomacocha 11 43' 40" 76 06' 50" 4305 Pmax 1953 - 1997
4Yasco - SanCristobal
11 45' 09" 76 03' 18" 4500 Pmax1953 - 19902006 - 2008
5 Taza Oroya (*) (*) (*) Pmax 1979 - 19966 Oroya nueva 11 34' 00" 75 57' 00" 3900 Pmax 1987 - 1997
7 Cerro de Pasco 10 45' 00" 76 15' 00" 4400 Pmax1950 -19912002 - 2008
8 Animon (Chungar) 11 01' 48" 76 25' 31" 4620 Pmax 2005 - 2008
9 Morococha 11 36' 05" 76 08' 05" 4505 Pm 1947 - 199710 Pucara 11 35' 00" 76 03' 35" 4225 Pm 1952 - 199811 Pachachaca 11 37' 05" 76 02' 00" 3979 Pm 1947 - 199812 Ticlio 11 36' 25" 76 11' 25" 4800 Pm 1952 - 1968
Notas:Pm=Precipitacin MensualPmax= Precipitacin Mxima diaria por ao(*) No se encuentra referencia
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2. Revisin de informacin existente.Precipitacin (mm)
N ESTACIONALTITUD
(msnm)Anual
PM24HRegistrada
N PM24H Tr(100)
PM24H Tr(500)Registros
1 Marcapomacocha 4413 874.4 * 45.60 34 51.60 67.702 Huascacocha 4370 779 *** 52.96*** 33 67.30 80.903 Pomacocha 4305 725 *** 55.96*** 43 60.90 80.60
4Yasco - SanCristobal
4500 878 *** 40.08*** 24 52.60 62.80
5 Taza Oroya ND 64.67*** 18 96.80 149.306 Oroya nueva ND 31.83*** 11 38.30 41.707 Cerro de Pasco 4400 881.5 **** 50.00 33 58.00 67.80
8Animon(Chungar) 4620 914.3 ** 29.00 2 ND ND
9 Morococha 4505 848* 5110 Pucara 4225 608* 4711 Pachachaca 3979 695* 5212 Ticlio 4800 697* 17
* Fuente: Water ManagementConsultants- Estudio de Contaminacin del Tnel Kingsmill.** Promedio de 6 aos de registro (2002 - 2008)*** Fuente: ElectroAndes**** Fuente: Elaboracin propia en lo registrado en la Estacin Automtica Planta de Ctodos
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3. Ubicacin del rea deestudio.
La estacin mas cercanase encuentra se descartapor la amplitud de datos,aunque es utilizada paradefinir la tormenta de
diseo, debido a que estaposee registrosautomaticos de lluvias de4 aos.
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4. Anlisis estadstico
Cada estacin fue analizada para distribuciones normal,
Log Normal, Log Pearson III y Gumbel.Comparacion Tendencias - Estacin MARCAPOMACOHA
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
1 10 100 1000
Periodo de Retorno (Aos)
Precipitacion
(mm)
Normal Log Normal Log Person III Gumbel "Registrados"
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4. Anlisis estadstico
Cada estacin fue analizada para distribuciones normal,Log Normal, Log Pearson III y Gumbel.
T (aos) NormalLog
Normal
LogPearson
III
Gumbel(K*)
Gumbel(Chow1953)
Diseo
2 26.3 25.5 24.8 25.2 25.2 24.8
5 32.3 31.5 31.0 32.4 31.5 31.0
10 35.5 35.1 35.5 37.2 35.6 35.515 37.0 37.1 38.2 39.8 38.0 38.2
25 38.8 39.4 41.6 43.2 40.9 41.6
50 41.0 42.5 46.4 47.6 44.8 46.4
100 42.9 45.5 51.5 52.0 48.7 51.5
200 44.7 48.4 57.0 56.4 52.5 57.0
500 46.8 52.2 64.7 62.2 57.6 64.74
Mximo Registrado: 45.60 mm
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4. Anlisis estadstico
De todas las estaciones analizadas se tomo losresultados de la estacion Marcapomacocha.
RESUMEN DE ESTACIONES METEREOLOGICAS
ESTACION DISTRIBUCIONPERIODO DE RETORNO (aos)
2 5 10 15 25 50 100 200 500Mximo
Registrado
Marcapomacocha Log Pearson III 24.81 31.05 35.53 38.18 41.60 46.44 51.55 56.98 64.74 45.60Huascacocha Gumbel (K*) 31.58 41.15 47.49 51.06 55.49 61.43 67.32 73.20 80.95 52.96Pomacocha Log Pearson III 25.02 32.81 38.65 42.20 46.85 53.59 60.91 68.89 80.60 55.96Yasco - San Cristobal Log Pearson III 26.93 33.00 36.33 38.02 39.96 42.33 44.47 46.43 48.79 40.08Taza Oroya Log Pearson III 26.78 38.84 49.10 55.80 65.14 79.68 96.77 116.94 149.31 64.67Oroya Nueva Log Pearson III 26.03 30.06 32.34 33.53 34.92 36.66 38.29 39.82 41.73 31.83Planta de Ctodos - Cerro dePasco
Gumbel (K*) 31.39 38.14 42.61 46.90 48.26 52.45 56.61 60.75 66.22 50.00
DescripcinPrecipitacin
(mm)
Mxima Registrada 45.6
Periodo de Retorno 100 aos 51.55
Periodo de Retorno 500 aos 64.74
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5. Delimitacin decuencas
La cuenca total erade 46km, por lo quese subdividi.
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6. Calculo de caudales
Se utilizo tres mtodos, Racional, SCS con hidrogramaunitario y el SCS con tormenta de 24horas (HMS).
CLCULO DE CAUDALES POR EL METODO RACIONALN Cuencas TR
(aos)AREA(Km2)
I(mm/hr)
C Q(m3/s)
1Presa
Derivacin 100 26.312 19.99 0.4 58.49
500 26.312 23.66 0.48 83.07
CLCULO DE CAUDALES POR EL METODO SCS - HIDROGRAMATRIANGULAR
N Cuencas TR(aos)
AREA(Km2)
P(mm)
Pe Q(m3/s)
1 Presa Derivacin 100 26.312 51.55 2.49 13.252
500 26.312 64.74 4.72 25.09
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CASO PRACTICO
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6. Calculo decaudales
En el caso del HMSes necesario definirla tormenta, eneste caso secomparo con los
registros de lluviade una estacioncercana.
Comparacion de Hidrograma de Tormenta
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 5 10 15 20 2
Tiempo de Lluvia (Horas)
%d
ePrecipitacionTotaldelluvia
Tipo I Tipo IA Tipo II Tipo III Animon 06/11/07 Animon 07/03/07 C.P. 20/12/06 C.P. 22/11/07
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6. Calculo decaudales
El modeloelaborado para elHMS establecepuntos de controlpara la validacin
de resultados.
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7. Validacin de resultados
El modelo elaborado para el HMS establece puntos decontrol para la validacin de resultados.
Toma Caudales (m3/s) Canal de Salida
Principal Secundario Total rea (m)Velocidad
(m/s)
Ashuan 1 1.52 0.16 1.68 1.48 1.13
Ashuan 2 0.19 0.16 0.35 1.11 0.31
Ashuan 3 0.99 0.16 1.14 0.56 2.06
Total 3.17
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7. Validacin de resultados
El modelo elaborado para el HMS establece puntos decontrol para la validacin de resultados.
MODELACION HIDROLOGICA MEDIANTE HMSN Punto Control Precipitacin
(mm)Tormenta Periodo de
RetornoAREA(Km2)
Q(m3/s)
1 Toma Ashuan29 06/11/2007
registrada 4.341.28
29 Tipo IA 0.51
2 Presa Derivadora MarcapomacochaTipo IA
100
46.31
12.79
500 19.75Animon 06/11/07
100 22.6500 32.9
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8. Caudales de Diseo
De los mtodos desarrollados se toma el desarrollado enHMS.
Mtodo de ClculoCaudal (m3/s)
TR=100 aos TR=500 aos
Racional 58.49 83.07
SCS - Hidrograma Triangular 13.25 25.09SCS - modelacin HMS 22.6 32.9
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9. Esquema de obras
Se analiza el sistema de drenaje actual y se plantea lasobras de derivacin.
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9. Esquema de obras
Se dimensiona los obras de derivacin
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CASO PRACTICO
10. Estimacin vida til
Se estima el periodo de vida en funcin de la capacidad deplanta y caractersticas de relave.
Densidad Relave (seca) 1.50 T/m3Produccin planta 2,300 TMSPDRelaves entregados por dia 1,533 m3/dia
Cota Area (m2) VA (m3) VA(mmc)
Tiempo(Aos)
4463.00 2,180.62 - -4464.00 17,024.92 9,602.77 0.01 0.024465.00 47,466.30 41,848.38 0.04 0.084466.00 86,816.23 108,989.65 0.11 0.204468.00 248,023.22 434,352.88 0.43 0.794473.00 777,402.00 3,258,347.70 3.26 5.904474.00 832,696.00 4,063,396.70 4.06 7.364475.00 898,628.00 4,929,058.70 4.93 8.934476.00 943,743.00 5,850,244.20 5.85 10.604477.00 987,199.12 6,815,715.26 6.82 12.354478.00 1,037,247.99 7,827,938.82 7.83 14.184479.00 1,071,108.41 8,882,117.02 8.88 16.094486.00 1,301,288.57 17,239,576.62 17.24 31.234487.00 1,329,787.09 18,555,114.45 18.56 33.61
4488.00 1,360,193.47 19,900,104.73 19.90 36.054489.00 1,387,046.57 21,273,724.75 21.27 38.54
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CASO PRACTICO
10. Estimacin vida til
Se planea la construccin por etapas, considerandocriterios constructivos y de operacin
4372437443764378438043824384438643884390439243944396
4398440044024404440644084410441244144416
- 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00
Altura(ms
nm)
Volumen de Almacenamiento MMC
VOLUMEN DE ALMACENAMIENTOPRESA DE ALMACENAMIENTO DE RELAVES ANDAYCHAGUA ALTO
9.2MMCNIVEL MAXIMO DE OPERACIONES =4412 msnm
VolumenMaximo
Etapa I
Etapa II
Etapa III
Etapa IV
Etapa V
6.2MMC
3.8MMC
2.3MMC
1.2MMC
En cada etapaconsiderar 2 m de
borde libre
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CASO PRACTICO
11. Balance de Aguas
Estima la cantidad de agua disponible para el procesometalrgico.
PrecipitacionP
QEscorrentia
Infiltracion
Filtracion
I
F
EvaporacionE
DEPOSITO DE RELAVES
DECANTACION
Filtracion
F
Derrame de PlantaEscorrentia
CuencaResidual
Agua Subterranea
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11. Balance de Aguas
El derrame de planta depende de la disposicin.
Cuenca Residual 720,000.00 m2 Capacidad Planta 2,300.00 TMSPD
Area Deposito 161,181.61 m2 Densidad Seca Relave 1.50 T/m3Permeabilidad 1.00E-07 m/s Relaves por dia 1,533.33 m3/diaNivel A. Arriba 4,452.00 msnmNivel A. Abajo 4,412.00 msnmGradiente 1%
Mes P E derrame de de P.D. Cuencas R V_P V_E VP-VE+AR+CR V_F Vdecantar Qdecantar Qfiltracion(mm) (mm) planta(AR) (1000 x m3) (1000 x m3) (1000 x m3) (1000 x m3) (1000 x m3) (1000 x m3) (1000 x m3) l/s l/s
Enero 122.0 57.0 4,600.0 4.1 87.8 19.7 9.2 4,702.5 13.5 4,689.0 1,809.0 5.2036Febrero 134.0 36.0 4,600.0 4.1 96.5 21.6 5.8 4,716.4 13.5 4,702.9 1,814.4 5.2036Marzo 137.0 71.0 4,600.0 4.1 98.6 22.1 11.4 4,713.4 13.5 4,699.9 1,813.2 5.2036Abril 70.0 65.0 4,600.0 4.1 50.4 11.3 10.5 4,655.4 13.5 4,641.9 1,790.8 5.2036Mayo 24.0 66.0 4,600.0 4.1 17.3 3.9 10.6 4,614.7 13.5 4,601.2 1,775.1 5.2036
Junio 12.0 75.0 4,600.0 4.1 8.6 1.9 12.1 4,602.6 13.5 4,589.1 1,770.5 5.2036Julio 8.0 80.0 4,600.0 4.1 5.8 1.3 12.9 4,598.3 13.5 4,584.8 1,768.8 5.2036Agosto 16.0 69.0 4,600.0 4.1 11.5 2.6 11.1 4,607.1 13.5 4,593.6 1,772.2 5.2036Setiembre 37.0 78.0 4,600.0 4.1 26.6 6.0 12.6 4,624.2 13.5 4,610.7 1,778.8 5.2036Octubre 62.0 79.0 4,600.0 4.1 44.6 10.0 12.7 4,646.0 13.5 4,632.6 1,787.3 5.2036Noviembre 77.0 68.0 4,600.0 4.1 55.4 12.4 11.0 4,661.0 13.5 4,647.6 1,793.0 5.2036
Diciembre 98.0 54.0 4,600.0 4.1 70.6 15.8 8.7 4,681.8 13.5 4,668.3 1,801.0 5.2036
Maximo 137.0 80.0 4.1 98.6 22.1 12.9 4,716.4 13.5 4,702.9 1,814.4 5.204
Promedio 66.42 66.50 4.15 47.82 10.71 10.72 4,651.95 13.49 4,638.47 1,789.53 5.204
Minimo 8.00 36.00 4.15 5.76 1.29 5.80 4,598.30 13.49 4,584.81 1,768.83 5.204
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