Sedimentación en Presas y Presa Poechos

8/19/2019 Sedimentación en Presas y Presa Poechos

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ACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO:

HIDROLOGÍA

DOCENTE:

TEPE GASTULO CARLOS MANUEL

INTEGRANTES:

CIEZA ROMERO LESLY ANAIS

MEZA CALDERÓN ERICK BRYAN

SEMPÉRTEGUI DÍAZ RICHAR DARWIN

SIESQUÉN ZAPATA JUAN CARLOS

TARRILLO MENDOZA FRANK EDGAR

CHICL


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“ESTUDIO DE SEDIMENTAC

EN PRESAS (PRESA POECH


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“ESTUDIO DE SEDIMENTACIÓPRESAS”


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INTRODUCCIÓN

Uno de los principales problemas qe a mendoa!ec"an a los embalses es s p#rdida de capacidaddebido al dep$si"o de sedimen"o en s in"erior%

En al&nos casos e'"remos( el embalse pede serin"ili)ado "o"almen"e% Si adem*s( se consideraqe los cos"os para e+i"ar la erosi$n de lascencas son ele+ados , con resl"ados a lar&opla)o( , qe "ambi#n son los cos"os de e'"racci$ndel ma"erial deposi"ado( en"onces se en"ender*

porqe en mc-as ocasiones es me.or cons"rir nne+o embalse qe re-abili"ar el a)ol+ado%

/o cal no siempre es posible( pes adem*s de lasal"as in+ersiones econ$micas( cada +e) escaseanm*s los si"ios donde es posible cons"rir na ne+a

cor"ina%


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MARCO TEÓRICO

01# es sedimen"aci$n2

Es una operación unitaria que consiste en

la caída de una partícula en el seno de un

fluido por efecto de fuerzas exteriores:

• Fuerza de la gravedad

• Fuerza electromotriz

• Fuerza centrífuga.

Es una separación de partículas insolubles

de líquidos.


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01# es Presa2

Es una estructura construida en el cauce de un río u otro cuerpo de agu

como objeto embalsar o derivar el agua .

Presa de Poecos – PPresa de !taip" # Paragua$ $ %rasil


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RIPCIÓN DEL FENÓMENO Y METODOLOGÍA DEL E

&l entrar la corriente al embalse' el material grueso se depositadisminución de la velocidad del agua por el efecto de paliación delcrecimiento del tirante' formado en la )cola* del vaso.

El sedimento m(s fino continuar( acia adentro del vaso como una cdensidad para posteriormente' al detenerse' depositarse en el fondo d

Esquema general del comportamiento de un embalse


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El mecanismo de sedimentación descrito es en realidad m(scomplejo' $a que depende de mucos otros factores' como son la

estratificación de temperaturas' forma' dimensiones $características especiales del embalse' operación' entre otros.

El delta se mover( acia adentro del embalse seg"n lascaracterísticas de las avenidas $ la variación de los niveles en el

vaso.

+uando la presa no es mu$ grande $ sus extracciones o derramesson mu$ frecuentes' es posible que el delta ocupe gran parte delvaso' $ en tal caso el sedimento grueso sí constitu$e la principalp,rdida de capacidad' $a que gran parte del material fino es mu$

probable que no sea retenido' pues continuar( aguas abajo.


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El material que se deposita en el fondo del embalse estar( sujeto a una comal transcurrir el tiempo.

+ambio de volumen depositado a trav,s deltiempo' que repercute en la cantidad de agua

almacenada.-ificultad de remov

altamente com

Este al cambiar sensiblemente los niveles en el vaso'aciendo que se produzca un alternado secado $

umedecimiento del material sedimentado


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LCULO DEL APORTE DE SEDIMENTOS

Para determinar la cantidad de aporte de sedimento que entra a un v

diferentes procedimientos:

a /a medición directa dentro del embalse.b El aforo del transporte de sedimento en la corriente de entradc El empleo de criterios de predicción.

Evidentemente' la aplicación de cada uno de ellos depender( de la

disponible $ el grado de precisión en el c(lculo.


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• 0eneralmente este tipo de mediciones se acen ema,rea $ levantamiento topogr(fico cuando el batim,tricos cuando el sedimento est( constantem

• /a frecuencia con que deben acerse estas medicdepositado depende del tipo de embalse $ de la dis

económica para realizarlas.

MEDICIÓNDIRECTA DESEDIMENTO

DEPOSITADO ENUNA EM3A/SE

%atimetría Presa de 2avera # Fotogra


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P R E D I C C I Ó N

D E / T R A

N S P O R T E

D E S E D

I M E N T O

4

A 5 O R O En el caso del material de lavado 3suspensión es m(s difícil la pred

se recomienda aforo directo. 2al procedimiento consiste en aforar el material sólido que transporta una corriente durante cada a4o' a,poca de avenidas.

El material que viaja por el fondo es' en especial' difícil de medir' $grandes discrepancias con los criterios de c(lculo' como por ejemPeter o el de Einstein1%ro6n' entre otros.

Es necesario se4alar que en mucos casos se considera que existe unael transporte de fondo $ el que viaja en suspensión. 7in embargo' epuede ser mu$ variable debido a factores geológicos $ clim(ticos.


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• /amentablemente' estos criterios no an siddesarrollados' $ los errores que pueden cometerse ellegar a ser mu$ grandes. El criterio que asta el mom(s prometedor es la Fórmula 8niversal de P,rdidapropuesta por 9iscmeier $ 7mit. Este crit

empleado para determinar el aporte de sedimextensiones de terreno' a sido modificado para emp

CRITERIOS DEPREDICCIÓN

DE/ APORTE DESEDIMENTO6

Ó


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IMENTACIÓN ACELERADA DE EMBALSES

En general' los embalses creados al construirse una presa son de dosubicados sobre el leco del río $ los laterales.

PE7& E; /E+=• 8na parte de los sólidos transportados por la corriente

queda retenida en el embalse' disminu$endo así elvolumen de almacenamiento' por esta razón seconsidera en el dise4o un volumen de embalse adicionalal requerido.

• & este volumen adicional se le conoce con el nombre devolumen muerto por sedimentación' $ no por cota dederivación.

• cuando la sedimentación es mu$ intensa $ excede losprevistos' estamos frente a un caso de colmataciónacelerada. &ora $a no se trata de un problema deidr(ulica fluvial' sino de un problema que afecta alpro$ecto mismo' no sólo en su economía sino en su razónde ser.


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7ignificado de los t,rminos de un embalse en proceso de 7edimentació


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FACTORES QUE INTERVIENEN PARA LA DETERM

DEL VOLUMEN MUERTO

• /a idea principal: saber cu(l esla cantidad de sedimentos quetraer( el río en los a4os futuros $ calcular qu, porcentaje deesa cantidad quedar( retenido

en el embalse.

• /a diferencia entre el aporte $la evacuación de sólidos a lolargo de la vida asignada alpro$ecto es lo que nos da el?olumen 5uerto a considerarse

en los c(lculos. @ste servir('finalmente' como uno de loselementos para obtener laaltura de la presa.

• Debemos coVolumen Mucierto númecúbicos, perque predeci

embalse dondepositar es

CONSECUENCIAS DE LA PÉRDIDA DEL VOLUMEN


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CONSECUENCIAS DE LA PÉRDIDA DEL VOLUMEN

LOS EMBALSESEl volumen de un embalse tiende a

disminuir con el paso del tiempo por la

acumulación de sedimentos. En lafigura se observan varias curvas' de

car(cter esquem(tico' cada una de las

cuales representa la relación entre la

altura $ el volumen de

almacenamiento de una embalse' en uninstante del tiempo de su vida.


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IDA DE UN EMBALSE

7e determina por la rapidez con la que se

acumula el sedimento a4o tras a4o $ no se quita

del embalse ni por acción natural ni por trabajo

del ombre.

7olamente los sedimentos gruesos reducir(n la

capacidad efectiva del embalseA los materiales

en suspensión se sedimentaran cerca de la presa

lo cual no influ$e directamente en la capacidaddel embalse.

Presa de +u4apir"


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DOS PARA AUMENTAR LA VIDA DE UN EMBALSE

Presa


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ICIENCIA DE RETENCIÓN

/a eficiencia de retención depende de la velocidad de caída de las p

constitu$en el sedimento' $ del caudal que flu$e a trav,s del embalse.

&un cuando la eficiencia de retención de un embalse dism

almacenamiento progresivo' no es pr(ctico calcular la eficiencia pa

menores de BC a4os $a que las variaciones anuales en los

sedimentos pueden producir distorsiones en el an(lisis cuando se u

mu$ cortos.

BLEMAS OCASIONADOS POR LOS SEDIMENTOS


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BLEMAS OCASIONADOS POR LOS SEDIMENTOS

-epositación de sólidos en los embalses con la consiguiente disminuci"til $ obstrucción de tomas' estaciones de bombeo' descargas de fon

+alidad de agua que entra a las torres de toma' lo cual influ$e sobre la plantas de tratamiento' desgaste de las conducciones $ estructuras maquinaria idr(ulica.

-egradación en el curso del río $ sus tributarios aguas arriba los consiguientes efectos en las tierras' vías' puentes' viviend

-egradación en el cauce del río debajo de la presa por efecto dagua con ma$or capacidad de arrastre de sólidos.

!mpacto ambiental causado por los sedimentos acumulados en el emb


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Esto indica la dificultad que se tiene para definir la factibilidad de un pro$ectdepende fundamentalmente de la apreciación correcta del acarreo de sedimentos

/os problemas ocasionados por los sedimentos pueden llegar a tener influencia ssobre la factibilidad económica de un pro$ecto de aprovecamiento ídrico' lo queen tales casos críticos sería necesario estimar la magnitud del transporte con gra

El caso general a sido que cuando va a efectuarse el estudio de factibilidad para no se cuenta con datos de transporte de sedimentos en el sitio de inter,s $ para

estudio' la información disponible es la que se obtiene durante el curso del mnormalmente un intervalo de uno a dos a4os.

STRIBUCIÓN DE SEDIMENTOS EN EMBALSES


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STRIBUCIÓN DE SEDIMENTOS EN EMBALSES

/a depositación depende de varios factores como la naturaleza

sedimento' las relaciones de entrada $ salida del agua' la form

embalse $ su operación.


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• 7e encuentran en las cabeceras delembalse compuestas de gravas $arenas con algo de limos' pertenecientes ala carga de fondo. /a formación de losdepósitos en delta tiene como consecuenciauna elevación de la curva de remanso en lascabeceras. Esta degradación produceproblemas como aguas estancadas'saturación de la tierra' aumentode concentración de sedimentos.

%&&7 E; F=5&-E -E/2&

• 7e extiende en todo el embalse sintener aparentes concentraciones en casosdonde la pendiente del fondo est(

disponible' se forman corrientes dedensidad que llevan el material fino ama$or profundidad.• En algunas (reas se pueden formar

depósitos masivos de material fino que semueva dentro del embalse por gravedad $se an notado con altos los de arcillas.

DEPOSITACIÓN DESEDIMENTOS EN

SUSPENSIÓN


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“ESTUDIO DE /A PRESA POEC


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Sedimen"aci$n

.

7e escogió para el embalse una vida "til de DC a4os. Es decir transcurriDC a4os el volumen "til empezaría a disminuir. Esta cortísima vida "til serepitió en otros embalses como en el de 0allito +iego' el de /imón $ el d

edondo

En BD !nternational Engineering +ompan$ realizó determinaciones dtransporte de sedimentos del río +ira en la que fijó en GD 55+ el volumsedimentos en DC a4os. Este valor fue corregido por !E+=' estim(ndose q

DC a4os el aporte sólido del río +ira sería de DGC 55+ : GDC 55+ 3quedarían dentro del embalse' BC 55+ 3ICH depositarían aguas arriba

embalse $ JK 55+ 3BKH seguirían acia agua abajo.

En BL se consideró para el embalse de Poecos un ?olumen 2otal de C 55+ $determinó que al cabo de DC a4os de funcionamiento los sólidos depositados ocupavolumen de IC 55+. El volumen "til considerado fue de KGC 55+.


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En BJI Por el fenómeno de El ;i4o el aporte sólido resultó ma$or previsto' seg"n EnergoprojeMt se decidió incrementar su altura en D m asi su volumen total de LLD 55+.

En el Estudio !ntegral que realizó EnergoprojeMt incorporó las nuevas mediciones een el periodo BJI1J siendo el transporte sólido alrededor de BL millones de tonea4o 3CC millones de toneladas en DC a4os.

7e previó que en DC a4os se perderían GCD 55+ del volumen inicial 3el KG'GH. El sólido en DC a4os sería de LGK 55+ que depositarían con la siguiente distribución55+ 3GJH dentro del volumen "til' LC 55+ 3BCH dentro del volumen muerto po

derivación' G 55+ 3KLH quedarían fuera del embalse' DC 55+ 3DH seguirían aguas abajo.

El volumen "til del embalse de Poecos a diciembre del ICCD' luego de GC a4os de debe estar alrededor de KCC 55+. Este es' precisamente' el valor que debería tevolumen "til al cabo de DC a4os.


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METODO/O9:A

Apor"es -;dricos re&lados por el reser+orio Poec-os

/os aportes ídricos regulador por el reservorio Poecos son los que se

Estación


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a< Se&=n re&is"ro de ba"ime"r;as reali)adas

7e a recopilado reportes $ exposiciones realizadas por personal t,-irección de =peración $ 5antenimiento del Pro$ecto Especial +ira1que se muestra los resultados de II batimetrías realizada en el periodo

b< Se&=n mediciones de sedimen"os en cadales del r;o C-ira

En el presente trabajo se an utilizado los registros de mediciones de sesuspensión en los caudales de agua que ingresaron el reservorio Poeregistros corresponden a los periodos BJ1BJG $ BLB1BI. Para

ingresos de sedimentos en los otros a4os' se a correlacionado elsedimentos con el aporte de recursos ídricos' para ello se a utilizado potencial de la forma siguiente:


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-onde:

Nsaa O &porte ajustado anual de sedimentos en el reservorio 35illonesEa O Eficiencia de atrapamiento del reservorio 3&dimensionalQa O +oeficiente de ajuste de sedimentos por ingreso mediant3&dimensional +onsiderando que el peso específico de los sedimentosreservorio es aproximadamente igual a B 2onmG' luego:

-onde:?s O ?olumen de sedimentos en 5illones de 5etros +"bicos 355+.Pe O Peso específico de los sedimentos en el reservorio 32onmG ' se e


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Iden"i!icaci$n de las casas de la sedimen"aci$n acelerada del reser+ /as causas de la sedimentación acelerada del reservorio Poecos' se a rmediante el an(lisis de información istórica del aporte ídrico al reservproceso de sedimentación que se a desarrollado en el tiempo' tambi,n sconsideración la gestión realizada por el operador $ el estado erosivo de +atama$o.

Pron$s"ico del a&o"amien"o del +olmen ="il del reser+orio%

Para el pronóstico del tiempo de agotamiento del volumen "til se a tenid

relación existente entre los registros acumulados de los aportes de aguaacumulados de los aportes de sedimento $ su tendencia. En síntesis se aestado actual de la sedimentación' el volumen "til actual del reservorio $ la acumulación de los sedimentos.


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Propes"a de al"erna"i+as para el a!ian)amien"o del reser+orio Poe

7e a considerado las propuestas que a trav,s del tiempo se an genean propuesto al Pro$ecto Especial +ira1Piura para su implementaci

a profundizado en este aspecto $a ello requiere realizar un reconocimla cuenca $ del reservorio' para enriquecer la información $ el an(lisis

E


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RESU/TADOS

&portes ídricos regulados por el reservorio


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C*lclo de sedimen"os acmlados en el reser+orio

esultado de mediciones seg"n batimetrías realizadas


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Resl"ados de mediciones de sedimen"os en el apor"e -;drico


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Resmen de resl"ados de medici$n de sedimen"os


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+ausas por las que un embalse frontal podría perder su volumen "tilprevisto

/a cuenca produzca sedimentos en una cantidad ma$or que la pre

estudios respectivos. /a vida "til escogida para el embalse a$a sido demasiado corta.

/a granulometría u otras propiedades físicas del material diferentes $ m(s desfavorables que las consideradas en lo

respectivos. El r,gimen idrometeorológico sea diferente al previsto $ que la oc

grandes lluvias $ avenidas sea ma$or que lo que se abía calculado.


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/a sedimentación se produzca en un lugar diferente al previs

El )peso específico*' a largo plazo' del material sólido sume

diferente al previsto. /os sistemas de purga no funcionen de acuerdo a lo pre

causa de ello podría ser la falta de los altos caudales requela purga.

no se produzcan las corrientes de densidad que pudieran previstas

Conclsiones


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Conclsiones

B. &l a4o ICBI' seg"n los registros de batimetría' la sedimentación del reservorio Poecos fue de KJG. 55+' equivalente al DG.DIHcapacidad total' reduci,ndose el volumen "ltil a G.B 55+.' con

sedimentación promedio de BI.L 55+&R=.I. El volumen "til del reservorio es G.B 55+' muco menor que losque se esperaba tener a los DC a4os de funcionamiento.

G. /a causa principal para la sedimentación acelerada del reservorio P

la ocurrencia de Fenómenos El ;i4o.


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K. 7eg"n la tendencia de la sedimentación se estima que el volumen "agotar( definitivamente en IK a4os contados a partir del ICBIA por parte el volumen de emergencia se alcanzar( dentro de BJ a4os. -eproducirse alg"n Fenómeno El ;i4o 3FE; el volumen "til se perder(

ma$or celeridad. D. El Pro$ecto Especial +ira1Piura' para compensar la p,rdida del v"til del reservorio est( evaluando dos alternativas:

a ecrecer la altura del embalse' de tal manera que almacene m(s ab /a construcción de otros embalses.

. +on car(cter de urgente el 0obierno egional de Piura debe priorevaluación $ selección de alternativas para compensar la p,rdida de "til del reservorio Poecos.

RECOMENDACIONES


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• /os estudios sedimentológicos deben formar parte de los estudios inic

pro$ecto. Es decir' que no deben dejarse para el "ltimo.-eben formar

de la cuenca' junto con la idrometría $ las mediciones meteoro

estimación de la erosión' $ por lo tanto' de la producción de sedimencuenca' debe formar parte de la evaluación de los recursos nat

mediciones sedimentológicas son sumamente escasas en el Per"' aun en

los que se prev, la necesidad de embalses de regulación.

• En presas ubicadas sobre el leco de un río' en zonas erosionables' sóadoptar la solución de considerar un ?olumen 5uerto' sin purga' cuando

5uerto por 7edimentación sea muco menor que el volumen "til del em

un tiempo suficientemente grande compatible con el desarrollo $

pro$ecto' que seguramente es muco ma$or de BCC a4os.

CONCLUSIONES


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• /a erosión de cuencas es un problema que afecta el desarrollo de u

erosión de cuencas tiene un impacto t,cnico' económico' social $ político

• /os c(lculos sedimentológicos tienen un elevado margen de error' innaturaleza' el que se ve agravado por falta de acuciosidad en las medicio

gasto líquido1gasto sólido son de baja confiabilidad.

• -urante el Fenómeno de El ;i4o' especialmente cuando se

características de 5egani4o' a$ un incremento notable en el aportesistema. &"n m(s' se incorporan sólidos provenientes de las partes med

la cuenca que probablemente no formaron parte de la obtención de

líquido1gasto sólido.


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• En el Per" las mediciones de grandes avenidas son pr(cticamente in

mediciones de transporte sólido' aun en ríos en los que se prev, l

regulación de caudales' son pr(cticamente nulas.

• 2odo pro$ecto idr(ulico ubicado en )zonas erosionables* debe tener

iesgo 7edimentológico 3E..7.. El E..7. implica el c(lculo de la probab

determinación del aporte de sólidos $ del ?olumen 5uerto requerido

importante que pueda afectar la vida $ el ,xito del pro$ecto. !nclu$e'

estimación de la probabilidad de eventos extremos capaces de procantidad de sedimentos' no necesariamente registrada en las medicione

que puede afectar seriamente una obra de ingeniería.

• 7e debe prever que el cauce fluvial ubicado aguas abajo de una gran pres


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p q g j g p

fuerte degradación' tanto como socavación 3erosión local como erosión g

largo de varios Milómetros.

• En los pro$ectos que adem(s del significado económico tienen un marc

social debe incluirse dentro de la Factibilidad 7edimentológica la ex

pro$ecto de ingeniería alternativo 3sustitutorio' a implementarse en

ejemplo' otro embalse.

• &l calcular la vida "til de un embalse $ la degradación que pueda ocurrir

una presa' lo que estamos evaluando en realidad es la probabilidad de qdeterminado se presenten uno o m(s 5egani4os.


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