primer escalonado irrigacion

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

2013 - I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

TEMA: PROYECTO DE RIEGO POR GOTEO

LINEA DE IMPULSION

CURSO: IRRIGACIÓN

PROFESOR: ING. CASTILLO

ALUMNOS:

CHAVEZ SOLANO JESUS ESPINOZA CAMPOS OSCAR ELIO GARAY SERMEÑO DANIEL

2013

DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA E HIDROLOGIA - CURSO DE IRRIGACIÓN 1


2013 - I

1. FICHAS DE INSPECCIÓN DE SISTEMAS DE IRRIGACION

Ubicación: Cerro UNI (18 L, 277199.51 m E, 8670610.63 m S y altura 106.48m)

Estructura: Reservorio 0

Nombre: s/n

Perímetro: 32.51m.

Cerro: S/N

Altura: 1.00m

Características de las quebradas:

El cerro presenta una pendiente moderada y tiene presencia de arenas y arcilla, actualmente el cerro se encuentra seco, donde anteriormente se encontraban pequeños arbustos.

Ocurrencia de huayco: No

Efectos antrópicos: No.

Características de la estructura:

Es una poza de tierra cavada que está formada por 1 área superior de 66.23m2, también 1 área inferior de 7.16m2 cuya altura es de 1.00m, cuyo volumen es 31.72m3.

Recomendaciones

Para este reservorio las recomendaciones van más por el lado del mantenimiento y limpieza de la poza y colocación de un geo textil que evitaría la perdida por filtraciones.

Además se recomienda una cubierta en la poza para evitar la contaminación excesiva de finos y gravilla que conllevarían problemas más adelante a los poliductos y tuberías.



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Ubicación: Cerro UNI (18 L, 277120.44 m E, 8670629.92 m S y altura 123.00 msnm)


Nombre: s/n

Perímetro: 25.63m.

Cerro: S/N

Altura: 1.50m




Efectos antrópicos: Si.


Es una poza con una capa de geo textil cavada que está formada por 1 área superior de 34.86m2, también 1 área inferior de 12.92 m2 cuya altura es de 1.50m, cuyo volumen es 34.59m3.

Recomendaciones:

Para este reservorio las recomendaciones van más por el lado del mantenimiento y limpieza del geo textil que evitaría la perdida por filtraciones y

así no poder afectar la eficiencia del tipo de sistema de riego a utilizar.

Además se recomienda una cubierta en la poza para evitar la contaminación excesiva de finos que conllevarían problemas más adelante a los poliductos.



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Ubicación: Cerro UNI (18 L, 277151.26 m E, 8670542.62 m S y altura 125.05msnm)


Nombre: s/n

Perímetro: 21.64m.

Tipo: Concreto

Quebrada: S/N

Altura: 2.05 m




Efectos antrópicos: Si.


Es una estructura de concreto. Está formado por 1 estructura de concreto armado que sirve como reservorio cuya perímetro es de 21.64m y con una altura de 2.05 m, cuyo volumen es 37.60 m3.

Recomendaciones

Se recomienda ejecutar una limpieza del reservorio para evitar la contaminación del agua y así evitar

posibles daños que pueda sufrir los poliductos o mangueras como resultado del trasporte de gravillas y finos que puedan tapar el poliducto.

Otra recomendación es la colocación de una capa de concreto impermeable en la cara interior del reservorio para así evitar las posibles filtraciones que se puedan generar y así no dañar a dicha estructura.



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2. RECOPILACION DE INFORMACION

2.1 CARACTERISTICAS DEL SUELO:

El suelo en el que se desea proyectar el área de riego presenta un suelo Franco Limoso el cual presenta las siguientes propiedades físicas según el Estudio FAO Riego y Drenaje (Cuadro 19):

Capacidad de Campo (CC) 22 - 36 %Punto de Marchitez (PM) 9 - 21 %Densidad del suelo (Ds) 1.38 gr/cm3

Diámetro de Humedecimiento 0.50 m

Tasa máx. de Infiltración 15mm/hora

Los valores usados para la CC y el PM son 32% y 15% respectivamente.

2.2 DATOS DEL CLIMA:

Los datos del clima se obtuvieron de la página web del SENAMHI, se empleó la información de la estación Von Humboldt 472AC278 ubicado en el distrito de La Molina en el año 2012.



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Se extrajeron los datos necesarios para emplear el programa CROPWAT 8.0, los datos son:

Latitud: 11°01’ S Longitud: 77°02’ O Altura: 108msnm

Con los datos de la latitud se podrá estimar las horas de sol.

Datos del clima para el año 2012:

2012 Temperatura (°C) Humedad Vel. VientoMes Max Min % (m/s)

Enero 29.30 16.00 73.04 3.07Febrero 31.70 17.00 71.72 3.07Marzo 30.90 18.00 74.00 3.00Abril 30.50 16.00 73.44 2.72Mayo 27.80 14.00 81.85 2.47Junio 24.70 12.00 80.50 2.55Julio 23.70 15.00 79.26 2.69

Agosto 22.40 13.00 84.14 2.58Septiembre 23.10 11.00 83.40 2.80

Octubre 25.10 13.00 81.62 2.95Noviembre 25.10 14.00 79.50 3.19Diciembre 28.10 15.00 78.88 3.09Promedio 26.87 14.50 78.45 2.85



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2.3 TIPO DE CULTIVO:

El suelo franco limoso presenta una estructura débil, lo que significa que se rompe fácilmente, por lo tanto hace que el trabajo en un jardín sea fácil. Ofrecen mejor drenaje que los arcillosos y tienen mejores nutrientes que los arenosos. Dice Safe Gardening "El suelo limoso es el más fértil y hay muchas plantas que florecen en él". En este suelo puedes plantar de todo, desde lechuga, repollo y otras verduras crucíferas a zanahorias, nabos y otras verduras de raíz. Puedes plantar fresas, frambuesas y zarzamoras que se desarrollarán bien. De acuerdo a LSU AgCenter, los árboles de granadas se adaptan bien a estos suelos. Los cítricos también son una buena elección, porque tienden a crecer en todo tipo de suelo.

Entre los principales cultivos producidos en la Lima tenemos: Alfalfa, algodón, arveja grano verde, camote, caña de azúcar, cebolla, espárragos, fresas, frijol grano seco, haba grano verde, maíz choclo, maíz duro, mandarina, naranja, papa, tomate, uva y yuca.

3. SELECCIÓN DEL AREA DE RIEGO

Para la ubicación del área de riego, se buscó ubicar las líneas de goteos de manera que están vayan descendiendo por el terreno para generar una mayor presión sobre el ultimo gotero de cada línea, además de que abarquen el mayor área posible. A continuación se muestra una imagen del área de riego, que se trata de un polígono de 8 lados y que cuenta con las siguientes características:

Perímetro = 164.54 m Área = 1566.61 m2

El plano se muestra en el Anexo.



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4. SELECCIÓN DEL CULTIVO Y CALCULO DE PARAMETROS

4.1 CULTIVO A EMPLEAR:

Para el proyecto se cultivara algodón, el cual requiere suelos profundos y permeables para que las raíces se desarrollen sin dificultad, siendo la textura ideal la franco-limosa, con buena retención de humedad, entre sus características agronómicas tenemos:

Espaciamiento lateral = 1.00m Espaciamiento entre plantas = 0.40m Profundidad de raíces = 0.90m

Se tienen los siguientes periodos de siembra según el Estudio FAO Riego y Drenaje (Cuadro 11), empezando la fecha de siembra en el mes de septiembre:

Etapas Inicio Desarrollo Media Final TotalDías 30 50 60 55 195

Se tiene los valores de Kc para cada etapa según el Estudio FAO Riego y Drenaje (Cuadro 12):

Etapas Inicio Media FinalKc 0.35 1.18 0.60

También se presentan algunos parámetros según el Estudio FAO Riego y Drenaje (Cuadro 22):

Profundidad radicular máxima = 1.20m Fracción de agotamiento = 0.65 Altura máxima de cultivo = 1.50m

4.2 CALCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACION:

Para el cálculo de la evapotranspiración se empleó el programa CROPWAT 8.0, en el cual necesita requerimientos respecto al clima, la precipitación, el cultivo y el suelo.



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Ingreso de información sobre el clima:

Ingreso de información sobre la precipitación, la precipitación no será considerada en el proyecto debido a la escaza lluvia en la zona del proyecto.



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Ingreso de información con respecto al cultivo del algodón.

Información con respecto al suelo.



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Los resultados obtenidos son:

Se puede apreciar que la ETc máxima se da en la primera década del mes de Febrero:

ETc máx. = 6.65 mm/día

4.3 CALCULO DEL CAUDAL Y VOLUMEN DE RIEGO:

4.3.1 Cuadro resumen:

Tipo de Suelo Franco LimosoCapacidad de Campo (CC) = 32Punto de Marchites (Pm) = 15 %Densidad del Suelo (Ds) = 1.38 gr/cm3% HD = 50 %ET max = 6.65 mm/dian = 85 %



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4.3.2 Calculo del riego:

R=ET−PEn

R=7.82mm /día

4.3.3 Capacidad de Retención:

ln=

CC−Pm100

∗Ds

Dagua∗PR∗HD%

ln=105.57mm


Pe= 0 ET= 6.65 mm/día

Ln

1.0 m

Ln0


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4.3.4 Calculo de la separación entre goteros:

El bulbo de Humedecimiento tiene un φH = 0.5m

e=0.8∗φH

e=0.4 m

4.3.5 Calculo del % Área mojada:

%A= e∗φHDis .∗e

%A=50 %

4.3.6 Lámina Neta Corregida:

ln 0=ln∗%A

ln 0=52.785mm

4.3.7 Frecuencia de Riego:

Fr= ln 0ET


e¿0.4 m

φH

Dis.=1m

0.5m


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Fr=7. 94días ≈8días

4.3.8 Lámina Bruta:

Lb=ETn

Lb=7.82mm /día

4.3.9 Caudal Preliminar del Sistema:

Horas de Riego. Tomando un H/D= 15 horas

Q=2.78∗A∗LbH /D

Donde

A: área en Ha Lb: mm/día H/D: horas Q: L/s

Q=0.227 L/s

4.3.10 Calculo del volumen de agua requerido:

Vol=QxHD

=0.2271000

x (15x 3600 )=12.26m3

Entonces el volumen de agua necesario para el cultivo es 12.26m3.



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5. DISEÑO DEL SISTEMA DE IMPULSION

5.1 SELECCIÓN DE RESERVORIOS:

Dado que el volumen solicitado para el cultivo de algodón en este proyecto es de 12.26 m3 y los volúmenes del reservorio 1 de 34.50m3 y el reservorio 2 de 37.60m3. Al ser los volúmenes de almacenamiento de los reservorios mayor al volumen requerido para el cultivo, solo es necesario el uso de uno de estos, para lo cual se escogió el reservorio 1 por los siguientes motivos:

Debido a la cercanía al reservorio 0, de esta manera se ahorra en materiales como tuberías y codos.

Debido a que su volumen es más próximo al volumen requerido, con esto ahorramos mayor cantidad de agua para el llenado del reservorio.

Debido a que esta revestida con una capa de geo textil en buen estado, a diferencia del otro reservorio que no está impermeabilizado.

5.2 DISEÑO DEL SISTEMA DE IMPULSION:

Para el llenado del reservorio 1, se deberá conducir un volumen de 12.26m3 en un tiempo de 1 hora (El tiempo de llenado fue estimado de tal manera para que el caudal no sea alto y no se generen altas velocidades).

5.2.1 Calculo de caudal de llenado y diámetro de tuberías:

El caudal es calculado de la siguiente forma

Q=Volumende llenadoTiempode llenado

= 12.261 x3600

=0.0034 m3/ s

Calculo del diámetro de la tubería de impulsión según la ecuación de Bresse:

Di=K √Q=1.2√0.0034=0.07m=2.76

Se toma entonces Di = 3” = 0.076m

Por lo tanto la velocidad en la tubería será:

Vi=QAi

= 0.0034 x 4

πx (0.076)2=0.75

ms;Vi≤1.5

msOK

Para el diámetro de la tubería de succión se empleara el mismo diámetro que se tiene para la tubería de impulsión (Ds = 3” = 0.076m), la velocidad seria:

Vs=QAi

= 0.0034 x 4

πx (0.076)2=0.75

ms;0.6≤Vs≤1.5

msOK



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Calculo de la sumergencia:

Sumergencia=2.5 xDs+0.1=2.5 x0.076+0.1=0.2 9m

5.2.2 Calculo de la altura dinámica de elevación:

Datos sobre cotas:

Nivel del agua en el reservorio Cero = 107-05msnm Nivel de la Bomba = 107.70msnm Nivel de desembocadura en el reservorio 1 = 124.70msnm

Altura estática total (succión + impulsión):

Altura estática de succión = 107.70 - 107.05 = 0.65 mAltura estática de impulsión = 124.70 - 107.70 = 17.00 mALTURA ESTATICA TOTAL = 17.65 m

Perdidas en la succión (Ds=3”):

Longitudes equivalentes

Válvula de pie de coladera = 20.00 mCodo de radio largo a 90° = 1.60 m

Reducción excéntrica (6Ds) = 6x0.076 = 0.46 mEntrada (borda) = 2.20 m

Long. De tubería recta = 0.29 +0.65+3.00 = 3.94 mLongitud Equivalente Total = 28.20 m

Utilizando la ecuación de Hazen- Williams:

s=( Q0.0004264 xCx Ds2.63 )

1.85

=( 3.400.0004264 x150 x 32.63 )

1.85

=7.45m /km=0.0 075m /m

La pérdida en la succión es:

PERDIDAS POR SUCCION = 28.20*0.0075 = 0.21 m



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Perdidas en la impulsión (Di=3”):

Longitudes equivalentes

Expansión Concéntrica (12Di) = 12x0.076 = 0.91 mVálvula de retención horizontal = 6.30 m

Válvula de compuerta = 0.50 m4 Codo de 45° = 4*0.60 = 2.40 m

Te con cambio de dirección = 5.20 mLong. De tubería recta = 59.08 m

Longitud Equivalente Total = 74.39 m

Utilizando la ecuación de Hazen- Williams:

s=( Q0.0004264 xCx Di2.63 )

1.85

=( 3.400.0004264 x 150x 32.63 )

1.85

=7.45m /km=0.0075m /m

La pérdida en la succión es:

PERDIDAS POR IMPULSION = 74.39*0.0075 = 0.55 m

Altura de velocidad de descarga (Vi):

Se calcula como

Vi2

2g= 0.752

2 x9.81=0 .03m

Altura de velocidad en la descarga (Vi) = 0.03 m

Entonces:

ALTURA DINAMICA TOTAL DE ELEVACION = 17.65+0.21+0.55+0.03

= 18.44 m



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5.2.3 Selección de la Bomba:

Para la selección de la bomba, se encontró en la empresa BOMBAS MEJORADA Soluciones Integradas la siguiente bomba:

Bomba Centrifuga Modelo 7: Succión 3” X 3” Descarga

Características: Motobomba Centrífuga Marca Mejorada de caracol con succión frontal radialmente partida de un solo paso, impulsor de fierro gris tipo cerrado, sello mecánico con caras de cerámica y carbón tipo 6 de 1", voluta de fierro gris con succión roscada de 3" NPTF y descarga roscada de 3" NPTF. Acoplada directamente a motor eléctrico de corriente alterna, trifásico 220/440 volts 60 ciclos 2 polos 3500 r.p.m., con brida “C”, fecha “JM”.

Cuenta con 4 modelos:

Las dimensiones de la bomba se muestran en el ANEXO del presente trabajo.

Se decidió emplear el modelo 7502MEAU, debido al que nuestra altura dinámica total es de 18.44m y es resulta suficiente emplear este modelo ya que presenta una altura de 20m. Para mayor detalle se presentan las características de las bombas:



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Curva Característica:

Para nuestro proyecto el caudal de impulsión es de 3.40L/s equivalente a 204.36L/min, se puede apreciar que para este caudal se presenta una columna de agua de 23.5m siendo mayor al que buscamos de 18.44m, por lo tanto es aceptable la bomba.

Curva de Rendimiento y Eficiencia:



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Según la curva de rendimiento tenemos para un caudal de 204.36L/min un rendimiento de 3.8HP.

Según la curva de Eficiencia tenemos para un caudal de 204.36L/min una eficiencia de 28%.

5.2.4 Accesorios:

Entre los accesorios para la línea de succión tenemos:

Válvula de pie de coladera: son las encargadas de impedir que se produzca el vaciado de la tubería de succión, fenómeno muy importante en los sistemas moto-bomba que no pueden funcionar si tienen dichas tuberías vacías. Cuando se para la bomba y las gavetas de la válvula se cierran si estas asientan perfectamente, el agua no puede drenarse regresando al poso de succión. En conclusión esta clase de bombas tiene como finalidad permitir el cebado de la bomba manteniendo llena esta y la tubería después de parado el bombeo.Se empleara una válvula de pie en Aluminio: (Ficha técnica en los ANEXOS)

Entre los accesorios para la línea de impulsión tenemos:

Válvula de retención horizontal o cheque: Son las encargadas de retener los fluidos por si solas, sin necesidad de manipular sobre ellas. Estas válvulas son también conocidas como válvulas automáticas, ya que sin necesidad de ayuda se encargan ellas mismas de abrir y cerrar el conducto, impidiendo por tanto el paso de un fluido en un momento dado.Pueden montarse indistintamente en posición vertical u horizontal y su construcción es la más sencilla de todas.Los objetivos de su colocación en la impulsión pueden ser:1. Impedir la rotación inversa del conjunto para preservar el motor cuando este no puede girar en sentido contrario sin sufrir daños o evitar la desconexión de los acoples roscados.2. Preservar la bomba de sobrepresiones por golpe de ariete.3. Permitir el uso de tuberías, válvulas y accesorios de baja presión en el lado de succión de la bomba.



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4. Impedir el vaciado de las líneas de impulsión y posibles inundaciones de la casa de bombas.Es aconsejable instalar la válvula de cheque antes de la válvula de cierre, en el sentido del flujo, y en posición horizontal. Una de las razones para esto radica en las labores frecuentes de sostenimiento que esta válvula exige, y en caso de una instalación invertida se aria necesario el vaciado completo de la línea de impulsión para dichas labores de sostenimiento. Estas válvulas como la válvula de cierre pueden venir equipadas con By-pass de diámetro reducido y compatible con el tamaño de la válvula, esto con el fin de posibilitar el retorno eventual de agua de la línea para el cebado de las bombas.Se empleara un Cheque Hidro tipo HFVC: (Ficha técnica en los ANEXOS)

Válvula de compuerta: Pueden ser de disco paralelos o de cuña sólidaLos modelos más comunes tienen carcasas de hierro fundido, siendo de bronce las partes internas sujetas a desgaste como los anillos de sello. Las válvulas pequeñas son accionadas por medio de un volante de maniobra. Algunas veces cuando la válvula queda abajo del piso se utilizan pedestales de maniobra con volante colocado en la prolongación del vástago. En las grandes estaciones donde las tuberías son de diámetros muy grandes y las presiones pueden ser muy elevadas, la maniobra es hecha por un operador movido por motor eléctrico.Se empleara una válvula de compuerta en bronce ASTMB6: (Ficha técnica en los ANEXOS)



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CONCLUSIONES

1. Se cultivara algodón en el proyecto de riego por goteo debido a que el suelo es franco limoso y resulta ideal para su sembrado. Además este cultivo presenta una ETc de 6.65mm/día para las condiciones climatológicas de la zona.

2. La demanda de agua para el cultivo es de 12.26m3, con una frecuencia de riego de 8 días. Además el caudal para el riego es de 0.227L/s siendo regado por 15 horas y no se considera precipitación efectiva.

3. El área de riego es de 1566.61 m2 y tiene un perímetro de 164.54 m.4. Para el uso de los reservorios, se empleara únicamente el reservorio 1 que cuenta con una

capa de geo textil y un volumen de 34.60m3 siendo este mayor al necesario, además de estar más cerca a la fuente de agua y de estar en buen estado.

5. Para la línea de Impulsión se cuenta con las siguientes niveles: Nivel del agua en el reservorio Cero = 107-05msnm Nivel de la Bomba = 107.70msnm Nivel de desembocadura en el reservorio 1 = 124.70msnm

6. Para abastecer de agua al reservorio 1, se proporcionara el caudal de 3.40L/s durante una hora con el cual se llegara al volumen de demanda para el riego de 12.26m3.

7. El diámetro de la línea de succión es de 3” y el de la línea de impulsión tiene un diámetro de 3”

8. La altura dinámica total es de 18.44m, para lo cual se seleccionó la bomba centrifuga modelo 7 (7502MEAU) de la empresa BOMBAS MEJORADA Soluciones Integradas, que presenta para este caudal una columna de agua de 23.5m y un rendimiento de 3.8HP.

9. Entre los accesorios para la línea de succión tenemos una una válvula de pie HEVP en Aluminio de la marca HELBERT.

10. Entre los accesorios para la línea de impulsión tenemos un cheque Hidro tipo HFVC y una válvula compuerta en bronce ASTMB6 de la marca HELBERT.



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REFERENCIA BIBLOGRAFICA

Libros:

FAO “Estudio FAO Riego y Drenaje” Lopez Cualla, Ricardo “Elementos de Diseño para Acueductos y Alcantarillados” Benites Castro, Carlos “Sistemas Hidráulicos de Riego”

Publicaciones:

Nutriterra, “Valores Tipicos y rango de variación de CC, Ha para suelos de diferentes clases textuales”

Espinoza C. “Ley de Darcy” Chavarri Velarde, Eduardo “Infiltracion”, Universidad Nacional Agraria La Molina. Pacheco G., J. J. “Efectos de plantas faltantes sobre rendimientos de parcelas

experimentales de algodón” Gossypium Hirsutum L., “Algodón” Carrazón Alocén, Julian “Manual Práctico para el diseño de sistemas de minirriego” Gil Marín, Jose “Forma y dimensiones del bulbo húmedo con fines de diseño de

riego por goteo en dos suelos típicos de sabana”

Páginas Web:

www.senamhi.gob.pe/ http://www.ehowenespanol.com/lista-cosechas-puedes-cultivar-diferentes-tipos-suelos-

lista_110818/ http://es.slideshare.net/PURRUTIAY/productos-de-la-costa-peruana http://www.ehowenespanol.com/valores-densidad-aparentes-suelos-segun-tipo-

hechos_184107/ http://www.agriculturacanaria.com/fresa.htm http://www.minag.gob.pe/portal/sector-agrario/agricola/cultivos-de-importancia-

nacional/algod%C3%B3n/algod%C3%B3n12?start=1 http://www.helbertycia.com http://www.sistemasdebombeo.com http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/

instrumentacionbombas/instrumentacionbombas.html


http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/instrumentacionbombas/instrumentacionbombas.html

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/instrumentacionbombas/instrumentacionbombas.html

http://www.sistemasdebombeo.com/

http://www.helbertycia.com/

http://www.minag.gob.pe/portal/sector-agrario/agricola/cultivos-de-importancia-nacional/algod%C3%B3n/algod%C3%B3n12?start=1

http://www.minag.gob.pe/portal/sector-agrario/agricola/cultivos-de-importancia-nacional/algod%C3%B3n/algod%C3%B3n12?start=1

http://www.agriculturacanaria.com/fresa.htm

http://www.ehowenespanol.com/valores-densidad-aparentes-suelos-segun-tipo-hechos_184107/

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http://es.slideshare.net/PURRUTIAY/productos-de-la-costa-peruana

http://www.ehowenespanol.com/lista-cosechas-puedes-cultivar-diferentes-tipos-suelos-lista_110818/

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http://www.senamhi.gob.pe/


2013 - I

ANEXOS



2013 - I

PLANOS



2013 - I

FICHAS TECNICAS DE BOMBA Y

ACCESORIOS


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Documents

cerro uni

ocurrencia de huayco

rea superior

rea inferior

noefectos antrpicos

problemas ms

presencia de arenas

pendiente moderada