Servicios de Ingeniería e Informática S.C. 1 INTRODUCCIÓN Servicios de Ingeniería e Informática, S.C. (SI+I Este documento no pretende ser un manual para

Servicios de Ingeniería e Informática S.C.

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Este documento no pretende ser un manual para el manejo del paquete HYDRA-6, ya que existe un manual (leer antes el “User’s Manual”), la intención es hacer una breve descripción de los pasos que siguió el personal de Servicios de Ingeniería e Informática, S.C. (SI+IServicios de Ingeniería e Informática, S.C. (SI+I) para la implementación del modelo de la red de alcantarillado de Cd. Juárez, Chih., mismo que supervisó la Junta Municipal de Agua y Saneamiento (JMAS) y que formó parte del Plan Maestro de la Ciudad que bajo contrato CONTA99-016 con la Comisión de Cooperación Ecológica Fronteriza (COCEF) elaboró la empresa. En la sección 22, Modelación del sistema de alcantarillado en las condiciones actuales, inciso 22.3, del mencionado contrato, se da una breve descripción del paquete, la metodología que se uso para el análisis de la red de alcantarillado de Ciudad Juárez y los resultados obtenidos para la situación actual (1999) y en la sección 23 la situación futura (2020) (se recomienda también su lectura).

Una vez cargado en una PC, el paquete HYDRA-6 requiere un centinela (candado) para su operación. La empresa que lo vende es:

Pizer, Inc.4422 Meridian Ave NSeattle, WA 98103ph: 206-634-0618 fx: 206-634-0624

Agente de ventas Sr. Dave Donohoue con correo electrónico “[email protected]”.

Soporte técnico Jerry Nemnich <[email protected]>.

El HYDRA-6 requiere de un módulo de base geográfica llamado “GISMaster” (incluido) para interactuar con la parte gráfica.

A continuación se detalla la metodología para la modelación, y que prácticamente contempló la captura de la infraestructura y la definición del área de influencia de cada tubo de la red:

HYDRA 6


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Digitalización de tramos

Al abrir el archivo gism30.mnc, automáticamente se cargan las herramientas del GISMaster. Guardar con cualquier nombre, este archivo en blanco en el directorio elegido para hacer las corridas con el Hydra.

El GIS utiliza todos los comandos que del Autocad, pero no aparecen como iconos en la pantalla, por lo que para su aplicación deberán ser tecleados.

1.- Cargar el GIS Master.

Para iniciar el proceso se crea desde el explorador una carpeta en donde se guardarán los archivos de la red de alcantarillado, dándole un nombre que sea identificado rápidamente por el usuario.

•Entrar a Autocad y cargar el GISMaster, tecleando Menú y abrir el archivo gism30.mnc, generalmente localizado en la carpeta de Archivos de Programa.

Escribir el comando Menú

Carpeta y archivo buscado.


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2.- Crear la capa (layer) “Sy” desde GISMaster / Layer Tools / Create GISMaster Layers / Collection System.

En esta capa (layer) se ejecutará el trazo de todos los tramos (Colectores, Subcolectores y Atarjeas), aquí sólo aparecerá el trazo y debe hacerse en forma ordenada, es decir llevando la secuencia en función al escurrimiento (de aguas arriba hacia aguas abajo), ya que el GIS numera los tubos y nodos en forma consecutiva de acuerdo al trazo que se realice.

El GIS tomará como tramo toda aquella línea trazada (por muy pequeña que sea) y como nodo el extremo de cada línea. Se recomienda que se utilice una escala 1:1.

3.- Importar el archivo con el dibujo de la tubería creado en AutoCAD.

Si se tiene el trazo de las tuberías en Autocad y no se hizo en el orden mencionado, se recomienda copiar (importar) en esta capa (layer) el archivo como block, y realizar nuevamente el trazo aprovechando el dibujo anterior como base.(no se deben realizar trazos en coordenadas negativas).


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Tamaño de los textos de la Numeración.

4.- Registrar los tubos y pozos (nodos) con el comando Register Entities del menú de herramientas.

Antes de realizar el registro de entidades, aplicar el comando Setting, en este comando se especifica la escala del nodo y la separación máxima entre líneas, para que esta separación sea tomada como unión, es decir que no haya discontinuidad entre tramos, se recomienda que este valor sea cero.

Después elaborado el trazo se numeran tramos y nodos, con el comando Show Entity ID’s.

Al momento de usar esta aplicación aparece un cuadro donde pide la altura de textos. Si la numeración es correcta se procede a registrar las entidades mediante el comando Register Entites.(cuando es la primera vez que se desea numerar, solo se aplica el registro de entidades y automáticamente aplica la numeración).

Notas.- Cuando se registran las entidades, el GISMaster crea un archivo Sy_”nombre”.dxa

Trazado de tramos

Show Entity ID’s

Register Entites

Numeración creada por el GIS

Setting...Ventana al aplicar el comando

Setting.


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Con el registro de entidades se crea un archivo con extensión DXA, con el mismo nombre de la capa creada (Sy.dxa). Archivo que es utilizado por el HYDRA para reconocer cada entidad.

Al realizar el registro de entidades aparece en pantalla una advertencia para confirmar el registro.

Se recomienda generar el registro de entidades cada ves que se termine de trazar un colector, para dar continuidad a la numeración. Con este proceso termina la digitalización de tuberías y nodos y se inicia la digitalización de las áreas de servicio.

Los pasos a seguir para dibujar las áreas tributarias de cada colector o subcolector es similar al de tramos y nodos.

5.- Crear la capa (layer) “SE” desde GISMaster / Layer Tools / Create GISMaster Layers / Sanitary Service Areas.

Estando en dentro del GISMaster; para la digitalización de las áreas de servicio se crea una capa (Sanitary Service Areas (Se)), donde se digitalizaran las áreas tributarias con el comando PLINE (Poli línea), líneas que deberán ser cerradas (close), de lo contrario no podrán ser registradas.

Digitalización de áreas tributarias.


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6.- Importar el archivo de áreas creado en AutoCAD.

El dibujo de las áreas se puede generar en AutoCAD y luego puede ser importado al GISMaster, directamente a la capa SE. (tener cuidado de que las coordenadas de inserción y al escala sean los mismos que para los tramos y nodos previamente elaborados.

7.- Registrar las áreas con el comando Register Entities del menú de herramientas

Después de trazadas las áreas se numeran. Para ello se utiliza el mismo procedimiento empleado en los tramos. La numeración se crea en el mimo orden de trazo de las áreas. Al realizar el registro de las áreas se crea en la carpeta de trabajo, un archivo SE_”nombre”.dxa

Trazo de áreas

Numeración creada por el GIS


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Si se necesitan más capas, estas serán creadas de la misma forma que las anteriormente descritas.

Nota: Es importante recalcar que la capa en el cual queramos trabajar, tendrá que estar concurrente y al momento de registrar los datos no tendrá que estar ningún gráfico ajeno a lo que estamos analizando, de lo contrario se generaran errores.

Captura de datos al HYDRA 6

Una vez que se tienen los Archivos con extensión .dxa se puede iniciar a trabajar con el Paquete HYDRA 6.

8.- Entrar al HYDRA-6.

Cargar el paquete Hydra, desde el icono del explorador o de el menú de programas del sistema.

En ese momento aparece el explorador y se localiza la carpeta en donde se encuentra el proyecto, se procede a abrir la carpeta y presenta el cuadro en el cual elige el sistema de unidades en las que se desea trabajar (unidades métricas o inglesas).

El siguiente paso es elegir la capa en donde se desea trabajar, en esta capa se tendrán que alimentar los datos correspondientes.


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EXPLORADOR

Archivos con extensión DXA

Abrir Localizar y OK Seleccionar las unidades de trabajo

Seleccionar el Layer de Trabajo

9.- Introducir para cada tubo cotas de terreno, plantillas, diámetros, material.


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Pantalla principal del HYDRA 6.

Dibujo Trazado en GISMaster

Recuadro de Localización

Captura de Datos

Menú de Herramientas

En este recuadro se describe lo que se necesita en cada renglón


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Datos que son proporcionados por el paquete y no pueden ser modificados.

Datos que tienen que ser capturados manualmente.

Datos registrados al realizar la continuidad del sistema.

Datos registrados por Default al aplicar algún comando.

Datos de Tramos y Nodos (Collection System).

En la capa Sy se alimentan los datos de los Tramos y Nodos de los tubos, los comandos más usados se encuentran en el menú de herramientas System.

Captura de datos en Tramos y Nodos.

En esta se capturarán los datos para poder realizar el análisis. Algunos los presenta el mismo programa y que no pueden ser modificados, otros pueden darse por “default” y es posible modificarlos.

Seguimiento recomendado

Aplicar Set Layer Default: Se introducen algunos datos por “DEFAULT”, estos pueden ser modificados.

Luego, se capturan los datos que se piden en el cuadro de entrada de datos (Input), estos son en forma manual, uno por uno y para cada entidad (Tramo y Nodo).

Para mayor explicación de lo que se pide para cada uno de los datos de entrada ver el manual en las pags. 171-181.


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Para realizar con mayor rapidez la captura de los datos de entrada, se puede utilizar el comando Browse Active Table, el cual se encuentra en el menu Tools.

En esta tabla se pueden introducir los datos requeridos.

Otra forma de introducir los datos, que es la recomendada, es cerrar el programa Hydra y abrir el archivo con extensión.DBF correspondiente a cada capa (SY o SE).

Este archivo se crea cuando se carga el HYDRA 6 y se activa cada capa.

Uno de los datos importantes es designar el tipo de Tramo o de Nodo que se esta utilizando, estos datos son introducidos en el el renglón SY_TYPE..., al hacer doble Click con el ratón sobre ese renglón aparece un recuadro en el cual aparecen los de Tramos o Nodos que maneja el programa. Este renglón está relacionado con el renglón SY_DES..., en este último se capturan los criterios de diseño de acuerdo al tipo de tramo o de nodo elegido.

Hacer doble Click en SY_DES... Para activar el cuadro de criterios de diseño.


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Tipo de Tramos

CHA - Canal.

DP I - Tubería de diseño.

EPI - Tuberías existentes.

PRE - Tuberías a presión.

TRA – Tubería de forma diferente.Criterios de Diseño de acuerdo al tipo de Tramo.

Captura de datos de una

tubería existente (EPI).


tubería de Proyecto DPI.

Se puede utilizar varios criterios de diseño de acuerdo al tipo de tubería, asignándoles nombres diferentes.

Una explicación más completa de los tipos de estructuras que maneja el programa se presentan en las pags, 54 – 61del manual.


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Tipos de Nodos

DIV - Estructuras de Desviación.

MAN - Pozo de Visita.

EPI - Nodo de Salida.

PUM - Carcamo de Bombeo.

RES - Reserva.

SMH – Pozo de Visita Dividido.

Criterios de Diseño de acuerdo al tipo de Tramo.

Captura de datos de un

Pozo de Visita (MAN)


tubería de Proyecto DPI.

Se pueden utilizar varios criterios de diseño con el tipo de tubería y asignarles nombre diferente.

Para mayor explicación de los tipos de estructuras que maneja el paquete, ver manual pags, 54 - 61.


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Después de capturar los datos topográficos de los tramos (cotas de terreno y plantilla) se pueden usar los comandos Set SY_Slope from Invertes y Set Manhole Elevations, que calculan automáticamente la pendiente entre plantillas (Slope) y la elevación de los pozos. Por ejemplo, para los pozos de visita (manhole) se aplica primero el comando Set Manhole Elevations, luego se aplica el comando System topology del Collection system, y nuevamente se vuelve a aplicar el comando Set Manhole Elevations

También se puede ejecutar el comando Check SY Data, que muestra si existen datos no capturados o que no cumplan con las condiciones del sistema. Si faltan datos, en el dibujo se muestra con rojo el o los tramos o nodos con problemas, y en la tabla de captura (renglón G_MSG) aparece una leyenda que dice Problems? 01-15-2001, lo que indica que hay problema en ese elemento. También, se recomienda usar el comandos Display Problems y Report Problems del menú System

Mensaje en el elemento

Error encontrado

Menú de Herramientas


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En cada capa de trabajo, existen sub-capas que tienen que ser capturadas correctamente.

En el layer SY existen cuatro sub-capas, en una de ellas se muestran los resultados de las corridas hidráulicas, las sub-capas son:

* Collection System.- Para alimentar los datos de tramos y nodos.

* Defects.- Se introducen criterios de Infiltración.* System Topology.- Verifica los datos Topográficos que se capturaron en Collection System.

* Analysis Results.- Se observan los resultados de las corridas hidráulicas.

Capturados los datos que se piden en Collection System, se cambia a la sub-capa System Topology, donde el programa reconoce los datos y determina entradas y salidas, además de la numeración consecutiva.

En System Topology se verifica la continuidad del sistema, con el comando Verify System Continuity, localizado en el menú de herramientas Topology. Cuando no existen errores se puede ejecutar el comando Update Topology.

Antes de realizar la digitalización de las áreas de servicio, se recomienda realizar una corrida sin aplicación de gasto, esto para verificar el perfil del terreno y tubería. Una vez realizado lo anterior, se puede cambiar de capa para introducir los datos de las áreas de servicio (Se).

Para mayor información sobre lo relacionado a la sub-capa System Topology ver manual pags. 67 – 72.

Al usar el comando Display Problems se presenta el problema para cada elemento del sistema (Tramo o Nodo).


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10.- Introducir para cada área la población, aportación y curva de gasto de aportación.

Datos de las áreas de Servicio (Sanitary Service Areas)

En esta capa existen dos sub-capas, las cuales deben ser capturadas, en una se capturan los datos de las áreas de servicio (Service Área Data) y en la otra se asigna a cada área el punto principal de descarga (SE Connects).

Sub-capas

Captura de datos

Herramientas

Áreas trazadas en GISMaster

Recuadro de LocalizaciónEn este recuadro se describe lo que se necesita en cada renglón


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De igual manera que en la captura de datos de tramos y nodos se puede aplicar el comando que registra algunos datos por default, este comando es Set SE_Area from G.SIZE, el cual se encuentra en el Menú Servicie Area.

La captura de datos es igual que en tramos y nodos.

En esta capa existe un renglón para criterios de diseño, como es el caso de RES_DIU, en el cual al aplicar doble click con el ratón, aparece un cuadro para capturar datos.

Capturados los datos necesarios, se cambia a la sub-capa SE Connects, donde se elige el punto (Nodo o Tramo) en el cual descarga el área.

En esta capa también se puede utilizar el comando de Check SE Data, para verificar los datos que faltan por capturar o los errores.

Al no existir errores, se crean los archivos de Gastos o Caudales, que son utilizados para el análisis hidráulico. Con una línea amarilla se

representa en pantalla a que elemento se le asigna cada área,


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Para la creación de archivos de gastos se aplica el comando Create FLO File, el cual se encuentra en el Menu Tools.

Al ejecutar este comando aparece el siguiente cuadro, en el cual se elige el tipo de Archivo de gasto que se requiere. Ver manual Pags. 89-91.

Al momento de elegir el tipo de archivo de gasto, aparece el cuadro donde se asigna el nombre al archivo y una breve descripción de lo que representa ese archivo.

Realizado lo anterior se oprime el comando Create FLO File y automáticamente el programa muestra al gasto total de inyección asignado.

El gasto total de inyección depende de los valores que se hayan asignado en la tabla que aparece en la sub-capa Service Área Data sobre: Población, Área, Dotación y porcentaje de contribución al sistema.


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Con los archivos de gasto y los valores capturados en la capa Sy, se procede a realizar el análisis hidráulico.

Para la ejecución del comando se hace concurrente la capa Sy en el menú System y se usa el comando Analyze System, al aplicar el comando aparece una ventana donde se asigna nombre al análisis y una descripción del mismo. En esa ventana existen cuadros y sub-cuadros, en los cuales se puede condicionar el análisis hidráulico, antes de aplicar el comando OK, se debe elegir el archivo de gasto para el que se quiere realizar el análisis hidráulico, el archivo se elige en el sub-cuadro Flows.

Lista de los Archivos de gasto, previamente creados.

Descripción de la corrida.

Nombre de la corrida

Ver manual pags. 121-156.


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Al ejecutar el comando Analyze System, aparece el cuadro donde muestra todas las corridas ejecutadas, de ese cuadro se elige la corrida que se quiere ver en pantalla.

Cuando es necesario consultar una corrida previa hay que cambiarse a la Sub-capa Analysis Results.

Hora de realización del análisis y descripción de la misma.

Corridas ejecutadas

Los resultados del análisis se presentan elemento por elemento (Tramo o Nodo).

En esta pantalla se pueden consultar los datos de entrada y de salida.

Resultados Salida

Entrada


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Aplicando doble Click en pantalla aparece el siguiente cuadro.

10.- Ejecución de la Revisión Hidráulica

En la parte inferior de la pantalla se muestran dos sub-cuadros (Hydrograph y Profile).


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Una forma rápida de consulta de datos de entrada y resultados se obtiene cerrando el programa y abriendo el archivo Proyect.mdb, donde se encuentran todos los datos que se alimentaron al programa.

Una vez obtenidos los resultados, estos pueden ser transferidos a dibujo, con las mismas herramientas del HYDRA.

Para transferir los resultados a dibujo, se debe ejecutar el comando Polished DXF of Current Layer.

En el cuadro se eligen los datos que se quiere dibujar (solamente se puede elegir un máximo de 10 datos), en este caso el nombre del archivo tendrá un máximo de 8 caracteres; además, se puede establecer el tamaño del texto que aparecerá en dibujo.

Al ejecutar este comando se crea un archivo con extensión DXF, el cual se abre desde el ambiente de Autocad.


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Generación de dibujo con base en una rutina externa al HYDRA 6.

Esta rutina para la elaboración del dibujo de planos la elaboró SI+I, con esta rutina la edición de los datos de cada entidad son transferidos a dibujo con mayor rapidez, para ello es necesario concentrar los datos en dos archivos con extensión .PRN (uno para tramos y otro para nodos) y ejecutar la rutina elaborada en lenguaje de programación AutoLISP estando en el ambiente del programa Autocad.

Para el trazo de los tramos (tubos) son necesarias las coordenadas (x,y) de inicio y finales de cada tramo, además de la longitud – pendiente – diámetro. En tanto que en el caso de los nodos (pozos) se requiere de los datos de las coordenadas (x,y) de cada pozo, así como las cotas de terreno y de plantilla de cada tubo.

Las coordenadas de los tubos utilizadas en los tramos y pozos son generadas por el GISMaster y se encuentran en el archivo SY.DXA, los otros datos requeridos se encuentran en los archivos de entrada y de salida del análisis hidráulico.


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Coordenadas

X Y

Cotas

Terreno Plantilla

Coordenadas Inicio

X Y

Coordenadas Final

X Y

Long-pend-diám.

Datos Tubos

Datos Nodos

Estos archivos pueden ser editados con facilidad en Excel y solamente guardados como TEXTO de archivo PRN.

Es importante señalar que el formato de estos archivos debe ser igual al los archivos PRN (número de decimales y espacios entre datos).

El programa realizado en AutoLISP (Archivo con extensión LSP) contiene los nombres de los archivos elaborados con extensión .PRN, que contienen la información. Los nombres escritos en el programa y los asignados a los archivos deberán ser idénticos para que el programa se pueda ejecutar.

Elaborados los archivos y comparados los nombres con los del programa AutoLisp que abrirá (open), se abre un dibujo nuevo de Autocad, en el cual se aplicará el comando Load Application que se encuentra en el menú Tools.


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Al ejecutar el comando aparece un recuadro (tipo explorador) mediante el cual se localiza el archivo de AutoLISP para ejecutarlo. Después se ejecuta el comando (Tubos) y automáticamente se ejecuta la rutina de dibujo.


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A continuación se presentan algunas recomendaciones para el manejo del Hydra, considerando la aplicación específica que se hizo para la red de alcantarillado de Ciudad Juárez:

1. Para poder digitalizar la red es necesario tener conocimientos básicos del paquete Autocad. 2. Al momento de realizar la digitalización de las áreas, verificar que estas sean creadas con

poli-líneas (pline) y estén perfectamente cerradas (Close), de lo contrario no serán identificadas por el paquete HYDRA.

3. Al momento de realizar el registro de entidades por el GISMaster verificar que no exista algún

dibujo (trazo) que sea ajeno a lo que se va ha registrar, de lo contrario se provocarán errores de registro.

4. NO abrir el archivo SY.DXA en ambiente HYDRA hasta que se haya digitalizado el total de la

tubería. 5. NO modificar el formato de los archivos DBF. 6. Al momento de la captura de datos aplicar constantemente el comando Check Data, esto

con el fin de que el programa identifique los datos básicos que faltan para la realización del análisis.

7. La unidad del diámetro de los tramos (tubería) esta en milímetros, ya que esto no se indica

en el manual. 8. Realizar un análisis sin la aplicación de un archivo de gastos, y revisar en el dibujo (imagen

creada por el HYDRA) el perfil de los pozos, de la tubería y del terreno, con el fin de encontrar incongruencias de datos.

9. El paquete tiene módulos para el manejo de drenaje pluvial y agrícola, que no se utilizaron para el presente trabajo, pero que pudieran ser de utilidad.

10. Frecuentemente haga respaldos de sus archivos, ya que al hacer modificaciones en alguna capa, estas modificaciones automáticamente se reflejan en el archivo original.

continua

Recomendaciones finales


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11. En los discos compactos que se entregaron del informe final del contrato CONTA99-016 de la COCEF, los archivos utilizados se localizan en las siguientes carpetas y con los siguientes nombres:

• Para la situacion actual, 1999:

\SECCION 22\anexo A\ANALISIS ALCA\Zona Norte, o\SECCION 22\anexo A\ANALISIS ALCA\Zona Sur

Archivos de entrada Archivo de salida

SY_1999.dbf Run1999.runSE_1999.dbfLU_1999.dbf

• Para la situacion futura, 2020:

Considerando la tubería existente

\SECCION 23\anexo A\ANALISIS ALCFUT\Zona Norte\AÑO 2020



continua



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• Para la situacion futura, 2020, continua:

Considerando la tubería existente y de proyecto

\SECCION 23\anexo A\ANALISIS ALCFUT\Zona Norte\AÑO 2020 \MODIFICACION



De igual manera se tienen los archivos para los quinquenios 2005, 2010 y 2015.

continua



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Para la zona sur, situación futura, se tienen dos alternativas;

ALTERNATIVA 1

\SECCION 23\anexo A\ANALISIS ALCFUT\Zona Sur\AÑO 2020\UNA


SY_SUR.dbf Run1.runSE_.dbfLU_1999.dbf

ALTERNATIVA 2

\SECCION 23\anexo A\ANALISIS ALCFUT\Zona Sur\ AÑO 2020\DOS


SY_ULTIM.dbf Run1.runSE_.dbfLU_1999.dbf

De igual manera, para la alternativa 2, se tienen los archivos para los quinquenios 2005, 2010 y 2015.

NOTA IMPORTANTE.- Para poder utilizar los archivos se necesitan copiar al disco duro de su PC y cambiar con el Explorador las propiedades de los archivos de “Sólo Lecutra” a “Archivo”.


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