informediseño de canales abiertos para irrigación
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UNCPINGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II
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I
CONTENIDOINTRODUCCIÓN.....................................................................................................................OBJETIVOS..............................................................................................................................
MEMORIA DESCRIPTIVA......................................................................................................
1.- UBICACIÓN GEOGRÁFICA:...............................................................................6
2.-TOPOGRAFÍA:........................................................................................................7
3.-TIPOS DE SUELOS:..............................................................................................7
4.- VÍAS DE ACCESO:................................................................................................7
5.- VÍAS DE ACCESO:................................................................................................76.-CARACTERÍSTICAS DEMOGRÁFICAS ECONÓMICAS:...........................8
!.-SERVICIOS BÁSICOS E"ISTENTES:................................................................8
#.- OB$ETIVO DEL PROECTO:.............................................................................8
#.1.-SITUACIÓN ACTUAL......................................................................................8
#.2.-OB$ETIVO DEL PROECTO........................................................................8
%.-TRABA$O EN CAMPO:.........................................................................................9
%.1.- &'()*+),'*+ +/0:............................................................................9
%.2.- E/7 ' *7+,'*+7 +&8)97 '* '& &'()*+),'*+ +/0:....91.- TRABA$O DE GABINETE................................................................................10
MARCO TEORICO................................................................................................................
DISEÑO DE CANALES............................................................................................................
1.-TIPOS DE FLUJOS:............................................................................................10
1.1.- &; /',)*'*+' +)*7+:....................................................................10
1.2.- &; * /',)*'*+':....................................................................................10
1.3.- &; *,':................................................................................................11
1.4.- &; ())9:..................................................................................................111.5.- &; &),*):..................................................................................................11
1.6.- &; +
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UNCPINGENIERIA CIVIL MECANICA DE FLUIDOS II
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I
4.1.- FÓRMULA DE COLEBROO>-?@ITE:....................................................15
4.2.- FÓRMULA DE C@E:..............................................................................16
4.3.- FÓRMULA DE MANNING:..........................................................................16
4.4.- OTRAS FÓRMULA DE MANNING:...........................................................17
4.4.1.- FÓRMULA DE GANGUILLET->UTTER:...............................................17
4.4.2.- FÓRMULA DE BAIN:..............................................................................18
5.- SECCIONES DE MA"IMA EFICIENCIA @IDRAULICA:................................18
6.- SECCIONES DE MÍNIMA INFILTRACIÓN:.....................................................18
ENERGIA ESPECÍFICA Y REGIMEN CRÍTICO...............................................................
1.- DEFINICIÓN:........................................................................................................19
2.- REGIMEN CRÍTICO:...........................................................................................20
3.- GRAFICAS DEL RÉGIMEN CRITICO:............................................................21
3.1.- C)*9 '& )9)& '7 *7+)*+'+'.....................................................21
3.2.- )*9 &) '*'0) '7 *7+)*+' E+'...................................................22
4.- ECUACIONES DEL RGIMEN CRÍTICO:.......................................................23
RESALTO HIDRÁULICO......................................................................................................
GENERACIÓN DEL RESALTO @IDRÁULICO:....................................................24
TIPOS DE RESALTO @IDRÁULICO:.....................................................................25
CARACTERISTICAS DEL RESALTO @IDRAULICO:.........................................26
LONGITUD DEL RESALTO @IDRAULICO:..........................................................27
EL PERFIL SUPERFICIAL:......................................................................................27
RESALTO @IDRAULICO COMO DISIPADOR DE ENERGIA:...........................28
LAS APLICACIONES PRÁCTICAS DEL RESALTO @IDRÁULICO:.............28
FLUJO GRADUALMENTE VARIADO...............................................................................
CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES:..........................................................29
ECUACIÓN DINÁMICA DEL FLU$O GRADUALMENTE VARIADO:................30CURVAS DE REMANSO:.....................................................................................33
CLASIFICACIÓN NOMENCLATURA DE LAS CURVAS DE REMANSO.33
ONAS DE GENERACIÓN DE LAS CURVAS DE REMANSO.....................34
PROPIEDADES GENERALES DE LAS CURVAS DE REMANSO:..............36
PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR EL TIPO DE CURVA DEREMANSO:.............................................................................................................37
SECCIÓN DE CONTROL:...................................................................................38
MTODOS DE CÁLCULO:..................................................................................40
MTODO DE INTEGRACIÓN GRAFICA..........................................................40
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I
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO:.....................................................................54
SOLUCION DE BRESSE:....................................................................................54
MTODO NUMRICO:.........................................................................................59
ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS........................................................................................
CONCLUSIONES..................................................................................................................
BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................
NEOS.....................................................................................................................................
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INTRODUCCIÓN
E& '7+' +)
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OBJETIVOS
• * 9' &7
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MEMORIA DESCRIPTIVA
!.- UBICACIÓN GEOGRÁFICA:
REGIÓN : $**
DEPARTAMENTO : $**
PROVINCIA : C/))
DISTRITO : C/))
F+0)) 7)+'&+)&
".-TOPOGRAFÍA:E& &0) +)
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PEDREGOSIDAD SALANIDAD TETURA PENDIENTE
TRAMO ! Moderadamente pedregoso
Normal de 0-2%
Es detextra
med!a "#r$
&as! a n!'el de 0-1%
TRAMO " Moderadamente pedregoso
Normal de 0-
2%
Es de
textra
med!a
"#r(o$
3-4%
TRAMO 3 Moderadamente pedregoso
Normal de 0-
2%
Es de
textra
med!a "(o$
1-3%
• E& +/ 9' 7'& ' '7+' '7 &, 0*
#.- VÍAS DE ACCESO:
L)7 ))+'7+)7 &,+)7 '7+* 9'*9)7 / * &,) +',/&)9 K 7' /'
+'*' ))+'7+)7 ())
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%.-CARACTERÍSTICAS DEMOGRÁFICAS Y ECONÓMICAS:
E&
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6.-TRABAJO EN CAMPO:
6.!.- (07''8,09 99/4;
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D'+',*) '& ') 9' '0 /)) '& && 9' )9)&.
D'+',*)* 9' 9''*) 9' +)7 /)) '& && 9' &) /'*9'*+')9')9).
MARCO TEORICO
DISEÑO DE CANALESE* *0'*') 7' 9'*,*) )*)& ) *) *7+* 9'7+*)9) )& +)*7/+' 9'
&97 0'*')&,'*+' +&8)9) /)) )0) K '7+ '* *+)+ * &) )+,7').
T),
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&)7 ,9)*8)7 9' 7'* +)*7('7)&J /'9' 7' 9' ,)J 9' 079)9J
),
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E& ''+ 9' &) (779)9 '* '&)* * &) *') /'9' '/'7'*+)7'
,'9)*+' '& número de ReynoldsJ 9'*9 /:
!.5.-
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v1
Q S1
Flujo Supercrítico
v
Q
Flujo Crítico
y
v2
Q
S1
Flujo Subcrítico
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I
E* '7+' '7+)9 '& /)/'& ;0)9 / &)7 '8)7 0)(+)*)&'7 '7 ,7/**)9 / & +)*+ 7' /'7'*+) *) ('&9)9 9' &;
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E& +)/' '7 &) ,) ,)7 ,X* /)) )*)&'7 *
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E& )+ 9' &) 7'*J /)) &&7 9' '7,'*+ *,' '7 '&
/9+ 9'& ') ,;)9) * &) /+'*) 2Y3 9'& )9 9&J 7''/'7) ,: A. R"3
#.- ECUACIONES PARA EL DISEÑO DE CANALES:
#.!.- FÓRMULA DE COLEBROOK-HITE:
#.".- FÓRMULA DE CHEY:
C 1# &0 6 R
>Y2 Z [Y!
V - 32 0 R S 1Y2 2 &0 > Z 1.255 \ 14.#RR320RS1Y2
V C R S 1Y2
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• V V'&9)9 ,'9)• R R)9 9&• S P'*9'*+' 9' &) &*') /99) 9' '*'0) / *9)9 9' &*0+9
L
hf
#.3.- FÓRMULA DE MANNING:E7 *) ,&) ',/) ' 0' '& &; /',)*'*+' K *,'J +
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Ceni(a %olc)nica 0.020 0.75 1.05 0.!0
Arcilla consis&en&e "$*coloidal
0.025 1.1 1.50 0.#0
Li"o al$%ial coloidal 0.025 1.1 1.50 0.#0
+i(arra * ca,as d$ras 0.025 1.'0 1.'0 1.50
-ra%a fina 0.020 0.75 1.50 1.1
$elo franco clasificadono coloidal
0.00 1.1 1.50 0.#0
$elo franco clasificado
coloidal
0.00 1.20 1.!5 1.50
-ra%a /r$esa nocoloidal
0.025 1.20 1.'0 1.#5
-ra%as * /$iarros 0.05 1.'0 1.'0 1.50
#.#.- OTRAS FÓRMULA DE MANNING:S& , *,)* 7' /'7'*+)* ) *+*)* 97 ,&)7 ',/)7 '
0'* +),
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#.#.".- FÓRMULA DE BAIN:S0'' /)) '()&) '& ''*+' C 9' C'8K &) 70'*+' '/'7* '*
*9)9'7 ,+)7:
, : C''*+' 9' 079)9 9' B)8*
$.- SECCIONES DE MAIMA EFICIENCIA HIDRAULICA:
S' 9' ' *) 7'* '7 9' ,,) ''*) 9&) )*9 /)) &)
,7,) ') K /'*9'*+' *9' '& ,)K )9)&J 7+) *9* '7+ ''9)
) * /','+ X,'9 ,*,J &) ')* ' 9'+',*) &) 7'* 9'
,,) ''*) 9&) '7:
%.- SECCIONES DE MÍNIMA INFILTRACIÓN:
S' )/&) )*9 7' ''
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T)&9 A*0& M,)
E'*)
M*,)
I*&+)*
P,'9
V'+)& %_ 2. 4. 3.1 Y 4 : 1 !55#_ 1.5616 3.1231 2.34231 Y 2 : 1 6326_ 1.2361 2.4!21 1.#5414 Y ! : 1 615_ 1.166 2.3213 1.!413 Y 4 : 1 53#_ 1. 2. 1.5
1:1 45_ .#2#4 1.656% 1.24261 ` : 1 3#4_ .!16 1.431 1.5231 ^ : 1 3341_ .656 1.2111 .%#32 : 1 2634_ .4!21 .%443 .!#23 : 1 1#26_ .3246 .64%1 .4#6#
ENERGIA ESPECÍFICA Y REGIMEN CRÍTICO
!.- DEFINICIÓN:
L) '*'0) '7/') '* &) 7'* 9' * )*)& 7' 9'*' , &) '*'0) /a&0), 9' )0) ' &K' / *) 7'* K '7+ 9)9 / &) 70'*+'')*:
E7+) ')* 7' /'9' '9 K) ' 7' +)
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".- REGIMEN CRÍTICO:P)) ' * )*)& +)
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I
3.!.- C)'*9 0( +')*'( 01 +91'0+0
E;',/& 9' )/&)* '* '& E'&:
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
ENERGIA ESPECIFICA
curva de energia epeci!ca
"intota# Q$cte
ENERGIA
TIRANTE
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I
3.".- +)'*9 (' 004/' 01 +91'0 E+0.
0
0.%
1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
REGIMEN CRITICO
C&'(" )*+
'*,-*/C'--C
"intota#*$cte
CAUDAL
TIRANTE
#.- ECUACIONES DEL RÉGIMEN CRÍTICO:
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E* &) 70'*+' ')* , A K T '7+* '* ** 9' KJ &) ')*9'7+) )
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RESALTO HIDRÁULICO
E& '7)&+ 9& 7' 9'*' , '& '*,'* 7 ' 7' /9' *)*)& /)7) 9' * '7 )*9 * &; /)7) 9' 7/'+ ) 7
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TIPOS DE RESALTO HIDRÁULICO:
E& B') R'&),)+* *('7+0 9''*+'7 +/7 9' '7)&+ 9& '*)*)&'7 8*+)&'7J K)
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CARACTERISTICAS DEL RESALTO HIDRAULICO:
L)7 ))+'7+)7 9'& '7)&+ 9& )* 79 )/(')9)7 /)) '9 &)7('&9)9'7 9' &; '* )*)&'7 ) ()&'7 ' /',+)* '& '7,'*+ 7*
)7*) +'*7*'7 9' +' 7/''7 ) &7 &,+'7 /',+97 / &7
,)+')&'7 ' ,/*'* '& /','+ ,;)9. E& &0) 0',+ '* '& ' 7'
/'7'*+) '& '7)&+ 7' 9'*,*) &* 9&. S' )* *('7+0)9
9''*+'7 ,)7 9' &*'7 9&7 * '&
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'9 '7+) &*0+9 KY )/&) ,'99)7 9' /+'* 9' &) 7/'' /))
*','*+) 7 '77+'*) ) &)7 +'*7*'7 9' +'.
EL
PERFIL SUPERFICIAL:E& *,'*+ 9'& /'& 7/')& 9' * '7)&+ 9& '7 *''7) '* '&
97'H 9'&
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('+'9'7 9' '
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FLUJO GRADUALMENTE VARIADO
E7 *) &)7' 9' &; * *,'J ))+'8)9 / *) ())* 0)9)& 9'&
+)*+'J +'*'*9 ' &)7 +'7 /'*9'*+'7 '*'0)J 7/'' 9'& )0) K '&
*9 7* 9''*+'7.
O' )*9 &)7 *9*'7 0',+)7 9'& *9 9'& )*)& ),
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&. L' 4*,*' *0 004/' 8;1 ,894'0 01 ('
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SO P'*9'*+' &*0+9*)& 9'& *9 9'& )*)&J *7+)*+'.
c A*0& ' ,) '& /'& &*0+9*)& 9'& *9 9'& )*)& * &)
8*+)&.
d A*0& ' ,) '& 8*+' 9' '*'0) * &) &*') 9' )&+)7
++)&'7.
9 T)*+' /'/'*9&) *,)& ) &) 7'*.
K T)*+' ('+)&.
E* 0'*')& 7' ,/&' ':
O W E S S S ≠ ≠
e f d
%+os.γ
θ P
yd ==
P)) e /''H.
E7+9)*9 *) 7'* )&') 9'& &;J , &) '/'7'*+)9) '* &)
7'* 1J 7'
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'
E
dE S
dx− =
/'*9'*+' 9' &) &*') 9' '*'0)J '& 70* *'0)+( 7' 9'
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I
2
0
1 F
S S
dx
dy E
−−
=
2
0
01
1
F
S
S
S dx
dy
E
−
−
=E. 5.1.
gA
T v
S S
dx
dy E 2
0
1 α −
−=
gA
T v
S
S
S dx
dy
E
2
0
0
1
1
−
−=
E. 5.11
gA
T vS S
dxdy E
20
1−−=
gA
T vS
S
S dxdy
E
20
0
1
1
−
−
=
E. 5.12
E* &) E. 5.12 '',/&)8)*9
Q
A∨ =
J 9' &) ')* 9' *+*9)9J
'7&+):
3
2
0
1 gA
T Q
S S
dx
dy E
−
−=
3
2
00
1
1
gA
T Q
S
S
S dx
dy
E
−
−=
E. 5.13
L)7 ')*'7 E. 5.1J E. 5.11J E. 5.12 K E. 5.13 7* 9''*+'7
,)7 9' '/'7'*+) &) ')* 9''*)& 9'& &; 0)9)&,'*+' ())9
K 7' 9'*,*) * '& *,
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())9 &) 0','+) 9' &)7 ()7 9' ',)*7
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3 Y+ Y
Y
Y Y+ Y
ONAS DE GENERACIÓN DE LAS CURVAS DE REMANSO
T,)*9 '* *79')* &) &)7)* ')&8)9) / B)a,'+'J 9' &)7
()7 9' ',)*7
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CLASIFICACIÓN DE LAS CURVAS DE REMANSO:
D' )'9 ) &7 +/7 9' /'*9'*+'7J 7' 7)
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),
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I
2 2
23 23
. .l!m l!m " $ l!m " $ 0
. E
n Q nS
R A R
∨= = =
y →∞ y →∞ y →∞
2 2 2
3
.l!m l!m " $ l!m " $ 0
Q n F
gA T gA T
∨= = =
y →∞ y →∞ y →∞
&, 9KY9 SO
y →∞
' '7/*9' ) *) &*') 8*+)& ' ,) * *0& e 7'* e
SO * '& *9 9'& )*)& '7+ 70*) ' &) 7/'' 9'& )0) '7
)7*++) ) &) 8*+)& ()7 @2J A2
PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR EL TIPO DE CURVA DE REMANSO:
E7+' /'9,'*+ /',+' /'9' &) ,) 0'*')& 9'& /'& 9'& &; &
' *7++K' *) /)+' ,K 70*)+() '* +97 &7 /
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3. C)&&) K* K 9
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' /)7) &) /*99)9 +) '* * &0) 9'& +),J '7+ 7' ')&8) )
+)(7 9'& '7)&+ 9&.
SECCIÓN DE CONTROL:
S' *' , 7'* 9' *+& ) )'&&) 7'* /)+&) 9' * )*)&
'* &) ' &) /*99)9 9'& &; '7 *9) /9' 7' *+&)9) ) *
*('& ''9. E7+' +/ 9' 7'* 7' *' / 97 '&','*+7 )*9
'7 /7
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/'9' '9) *&'*)9 / & ' ' )0)7 )
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• M+9 9' I*+'0)* 0))
•
M+9 9' I*+'0)* 9'+)• M+9 *,
MTODO DE INTEGRACIÓN GRAFICA
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-
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3
I
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I
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO.
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I
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-
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I
2
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2
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I
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-
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I
S7++K'*9 E. 5.33J E. 5.34 K E. 5.35 '* E. 5.32J 7'
-
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I
C)*9 &7 '/*'*+'7 9&7 7* *+)
-
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I
S7++K'*9 E. 5.4 K E. 5.41 '* E. 5.3%J 7' +'*':
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I
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-
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3
I
B. CALCULO DE LAS EPRESIONES DE LOS EPONENTES
HIDRAULICOS M Y N.
1. C)&& 9'& '/*'*+' 9& N:
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-
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I
2 25
3
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3
10
D(9'*9 ),
-
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I
CUADRO N 5.2
V
2. C)&& 9'& '/*'*+' 9& M:
D' &) E. 5.2#J 7' +'*':
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-
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I
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D(9'*9 ),
-
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I
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO:
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-
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3
I
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3
I
A. PROCEDIMIENTO DE INTEGRACIÓN.
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3
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32
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3
I
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S Z
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3
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1 " $1
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n C n
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y y ydx dZ
S Z
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−
-
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3
I
3
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1
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-
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I
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-
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I
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-
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I
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9',7 9)+7.
A. DEDUCCIÓN DE LA FORMULA.
1. S 7' *79') * +), 9'& )*)& * 7'*'7 1 K 2 7'/))9)7 '*+' 7
*) 97+)*) qJ , 7' ,'7+) '* &) ,)0'*.
IMAGEN.
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-
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I
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2)
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B. PROCEDIMIENTO DE CALCULO:
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I
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2
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B. PROCEDIMIENTO DE CALCULO:
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-
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'7/*9'*+' /)) K1 K * '7+' ()& *9 7' )/&) '& ,7,
/'9,'*+ /)) )&&) '& *'( K2J )7 )7+) +',*) * &7
+),7 *''7)7.
P)) 7,/&) '& && 9' K2J '7&+) *('*'*+' '/'7) &) E. 5.!4
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-
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I
L) E. 5.#1 7' /'9' '7&(' / +)*+'7J 9)*9 ()&'7 ) K 2 K
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-
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BIBLIOGRAFIA
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