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“AÑO DE LA LUCHA CONTRA LA CORRUPCIÓN Y LA IMPUNIDAD” “UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE FAUSTINO SANCHEZ CARRIÓN”

Facultad de Ingeniería Civil Escuela profesional de Ingeniería Civil

Docente: Curso: topografia 2 Tema: Distribucion de agua y alcanbtarillado

Integrantes: • • • • •

Gavedia Ramos Favio Rios Zevallos Cristian Ramos Diestre Elder Fernado Luis Lupuche Sernaque Anthony Yair Barron Pacheco

HUACHO – PERÚ

2020 – I

Contenido 1.Red de Distribución de Agua .................................................................................................. 3 1.1.Información Requerida para el Planteamiento de la Red de Distribución de Agua Potable ............................................................................................................................................. 3 1.2.Red de Distribución de Agua Potable Abierta o Ramificada.............................................. 3 1.3 Red de Distribución de Agua Potable Cerrada o Mallada.................................................. 4 2.DISEÑO .................................................................................................................................. 7 2.1.- INFORMACIÓN PREVIA NECESARIA ................................................................................ 7 2.2.- DIRECTRICES BÁSICAS PARA EL DIMENSIONAMIENTO ................................................... 7 2.3.- CÁLCULO HIDRÁULICO .................................................................................................. 7 2.3.1.- CONSIDERACIONES GENERALES .............................................................................. 7 2.3.2.- CAUDALES DE DISEÑO ............................................................................................ 8 2.3.3.- VELOCIDADES Y RUGOSIDADES............................................................................... 8 3.4.- CÁLCULO MECÁNICO......................................................................................................... 9 3.4.1.- CONSIDERACIONES GENERALES.................................................................................. 9 4.1SOBRE LA NORMA PARA PENDIENTES MINIMAS Y MAXIMAS ............................................. 10 4.1.Norma OS. 070 REDES DE AGUAS RESIDUALES .............................................................. 10 4.4.1 En todos los tramos de la red deben ser calculados los caudales inicial y final (Qi y Qf). El valor mínimo del caudal a considerar, será de 1,5 L /s ..................................................... 10

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1.Red de Distribución de Agua Una Red de Distribución de Agua Potable es el conjunto de tuberías trabajando a presión, que se instalan en las vías de comunicación de los Urbanismos y a partir de las cuales serán abastecidas las diferentes parcelas o edificaciones de un desarrollo.

1.1.Información Requerida para el Planteamiento de la Red de Distribución de Agua Potable El primer paso en el diseño de la Red de Distribución de Agua Potable es la definición de su trazado en planta, para lo cual es necesario estudiar las características de la vialidad, de la topografía y de la ubicación de los puntos de alimentación y estanques. Específicamente es necesario contar, como mínimo, con la siguiente información:

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Proyecto de Urbanismo del sector a dotar con la Red de Distribución. Específicamente, es necesaria la configuración de la vialidad que da acceso a las distintas parcelas y edificaciones, dado que el trazado se realizará principalmente siguiendo dicha configuración. Esto con miras a garantizar el libre acceso a la infraestructura para eventuales reparaciones y sustituciones por parte de la empresa operadora del sistema.

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Punto(s) de alimentación de la red. La forma en que será alimentada la Red establecerá en gran medida la ruta de sus tuberías principales, por lo tanto es necesario tener en cuenta la ubicación de estanques compensadores existentes así como de tuberías matrices de distribución desde la cual se abastecerá la Red a diseñar.

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Planos de Construcción o Catastro de Otros Servicios existentes en el Urbanismo. Eventualmente el trazado de la Red de Distribución de Agua Potable a diseñar podrá verse influenciado por la existencia de otras tuberías en las vías de comunicación del sector en estudio.

1.2.Red de Distribución de Agua Potable Abierta o Ramificada Este tipo de red de distribución se caracteriza por contar con una tubería Principal de distribución (la de mayor diámetro) desde la cual parten

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ramales que terminarán en puntos ciegos, es decir sin interconexiones con otras tuberías en la misma Red de Distribución de Agua Potable.

Como vemos en la figura anterior el uso de redes ramificadas se sucede en desarrollos cuyo crecimiento se ha establecido a partir de una vialidad principal y en la que convergen una serie de calles ciegas, dado que las características topográficas impiden la interconexión entre los ramales para conformar circuitos cerrados.

1.3 Red de Distribución de Agua Potable Cerrada o Mallada En este tipo de red, se logra la conformación de mallas o circuitos a través de la interconexión entre los ramales de la Red de Distribución de Agua Potable.

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1.4.Ventajas y Desventajas de Cada Tipo de Red Ante la posibilidad de tener que escoger entre una Red de Distribución de Agua Potable del Tipo Abierta o una del Tipo Cerrada, es conveniente tener en cuenta aspectos como los que referimos a continuación:

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La principal desventaja de las redes del tipo Abierto es que, ante la falla o rotura de alguna de las tuberías que la conforman, se tendrá que afectar (dejar sin servicio) a todos los usuarios que estén atendidos desde las tuberías aguas abajo de la rotura, mientras se realiza la reparación necesaria.

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Por otro lado, la ventaja principal de las Redes Cerradas es que este tipo de configuración es el más conveniente desde el punto de vista de eficiencia y de garantía del servicio. Es decir, ante la posible rotura de alguna de sus tuberías, se logrará afectar a menor cantidad de usuarios, al establecerse rutas alternas al flujo a través de las mallas que conforman a la red:

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En cuanto a cálculo, una pequeña ventaja que tiene la Red de Distribución de Agua Potable del Tipo Abierta, es que su resolución es directa, limitándose al cálculo de las pérdidas en cada tubería, para los caudales en tránsito, para obtener posteriormente los valores de Piezométrica y Presión en cada Nodo de ella. En el caso de las Redes Cerradas, es necesario realizar el balance de los caudales en tránsito en las tuberías, dada la relativa complejidad en la forma en que se realiza la distribución, razón por la cual es necesario recurrir a métodos iterativos como el Método de Cross, para su resolución. 6

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Finalmente hay que destacar que con frecuencia es conveniente, y de permitirlo las características del urbanismo, la colocación en la red de tuberías que no alimentarán de manera directa parcela alguna, de forma tal de “forzar” a que se establezcan alternativas de flujo en caso de falla de algunos de los ramales de la red (conformación de mallas).

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Por esta razón, en la mayoría de los desarrollos urbanos, la selección será por la conformación de una Red de Distribución de Agua Potable del Tipo Cerrada, pese a que pueda representar la colocación de mayor cantidad de tuberías, con el correspondiente incremento de costos. En estos casos predomina el criterio operativo o de confiabilidad sobre el económico.

2.DISEÑO DISEÑO DE LA RED

2.1.- INFORMACIÓN PREVIA NECESARIA Para el estudio de un abastecimiento, además de los datos que en cada caso corresponda recabar en los departamentos afectados de la compañía, será necesario disponer de la información mínima siguiente: - Plano altimétrico de la zona. - Ordenanzas Municipales. - Planos de ordenación. - Planos de situación de todos los servicios e instalaciones subterráneas. Así mismo, habrá de analizarse la naturaleza del terreno por el que está previsto que discurra la tubería con el fin de, en caso necesario, estudiar con detalle su agresividad.

2.2.- DIRECTRICES BÁSICAS PARA EL DIMENSIONAMIENTO Las directrices recogidas en el presente capítulo resumen las principales hipótesis y métodos de cálculo que deben considerarse en la comprobación hidráulica y mecánica de las redes diseñadas, la cual deberá adjuntarse en el anejo de cálculos justificativos, en los proyectos de las redes de abastecimiento. Las instalaciones que, bien por el tamaño de la tubería o por cualquier otra circunstancia, resulten singulares, requerirán, además de las recomendaciones que se exponen, cálculos adicionales complementarios.

2.3.- CÁLCULO HIDRÁULICO 2.3.1.- CONSIDERACIONES GENERALES Con carácter general, los parámetros básicos que deberán considerarse en el dimensionamiento hidráulico de una tubería son los siguientes: 7

- Se supone que el flujo de agua es turbulento, permanente y variado, debiendo el proyectista contemplar el flujo transitorio en aquellos proyectos que así lo requieran. 53 - Las redes de distribución serán malladas, debiendo respetarse, tanto para las redes existentes como para las que se proyecten, la configuración de los sectores de control de fugas. –La presión mínima que se alcance en cualquier punto de la red, salvo circunstancias extraordinarias que requerirán la autorización expresa de la compañía, deberá responder al valor que, en cada caso, se tenga establecido para la presión de servicio (SP). –A efectos de cálculo, los diámetros interiores (ID) mínimos serán de 80 mm.

2.3.2.- CAUDALES DE DISEÑO La magnitud del consumo de agua en un abastecimiento depende, principalmente, de tres factores: 1. Social: Tipo de área abastecida. 2. Natural: Clima. 3. Tecnológico: Nivel de confort, calidad y cantidad de agua disponible. Tanto en las zonas de nueva creación como en las consolidadas urbanísticamente, se considerarán los consumos siguientes: - Consumo doméstico genérico (por vivienda): 600 l/viv/día (200 l/hab/día, con 3.1 hab/viv). Consumo industrial genérico (por hectárea) : 86.400 l/ha/día (1 l/s/ha). Consumos singulares: se contemplarán aquí, de forma individualizada, todos los consumos conocidos o previstos que superen los 100.000 m3/año. Estimación de demandas futuras en la red (por metro de red): 12 l/m/día. Los caudales de diseño definitivos se obtendrán multiplicando los consumos establecidos por el denominado “coeficiente de consumo”, que incluye los efectos de factor punta y de simultaneidad, cuyo valor = 1,3 se ha deducido en base a experiencias de las empresas suministradoras. También deben tenerse en cuenta los caudales para extinción de incendios y las pérdidas en la red. 54

2.3.3.- VELOCIDADES Y RUGOSIDADES Salvo casos excepcionales que deberán ser justificados y autorizados explícitamente por EMASESA, la velocidad de circulación del agua establecida para los caudales de diseño definidos en el artículo precedente no resultará superior a 2 m/s. Dependiendo del material de los tubos, se adoptarán los valores del coeficiente de rugosidad indicados en la tabla siguiente, en los que se incluye una degradación media por envejecimiento: Material Rugosidad equivalente (mm) Hormigón armado con camisa de chapa 0.085 Fundición dúctil con cementado interior 0.060 Acero 0.030 Polietileno 0.025 3.3.4.COMPROBACIÓN HIDRÁULICA

Dependiendo del tipo de conducción de que se trate, la comprobación hidráulica que se deberá realizar será la siguiente:

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1) Si el Proyecto contempla ampliaciones o modificaciones en la Red de Transporte o Arterial, el diseño y comprobación deberá realizarse con ayuda de herramientas de modelización. 2) Si el Proyecto está referido a actuaciones en la Red Secundaria, se aceptará el siguiente procedimiento de comprobación, basado en el tiempo de permanencia medio del agua en la red: a) Se considera la comprobación superada y la red proyectada aceptable si Tpm =[V /( 3.6xQd)] < 36 horas y DM > 25 √Qd siendo: Tpm= tiempo de permanencia medio del agua en la red en horas V= volumen del agua almacenada en la red en m3 Qd= caudal de diseño en l/s 55 DM= mayor diámetro en la red proyectada en mm b) En el caso de que no se cumplan las dos premisas anteriormente fijadas será necesario aportar cálculos hidráulicos detallados que justifiquen el cumplimiento de los condicionantes de presión y velocidad establecidos. 3) Como complemento de la comprobación hidráulica general anterior, en los casos en los que se proyectan hidrantes de incendios, para los caudales de diseño deberá comprobarse que la red funciona aceptablemente aún en el caso en que se mantengan abiertos 2 hidrantes contiguos, para lo cual resultará aceptable considerar la red como arborescente desde la alimentación prevista.

3.4.- CÁLCULO MECÁNICO 3.4.1.- CONSIDERACIONES GENERALES En general, la mayor parte de las tuberías de la red de distribución de agua se instalan enterradas por lo que deberán soportar, además de la presión hidráulica interior, el peso de las tierras y, en su caso, las cargas puntuales debidas al tráfico. Por consiguiente, para el dimensionamiento mecánico de las tuberías se habrán de considerar las siguientes acciones: 1) Acciones Internas: Las tuberías que se instalen deben ser capaces de resistir la máxima presión de diseño (MDP), que es la presión máxima que puede alcanzarse en una sección de la tubería en servicio, considerando las fluctuaciones producidas por un posible golpe de ariete. 2) Acciones Externas: La clase resistente que resulta necesaria en los conductos deberá ser capaz de soportar una carga mayor o igual a la carga del cálculo, dependiente de las cargas actuantes y de las condiciones de ejecución. 3) Otras Acciones: Cuando el tipo de instalación sea diferente al de las tuberías enterradas en zanja, se deberán contemplar las acciones que resulten inherentes a la misma. 56 Para condiciones singulares de trazado y en aquellas instalaciones que se consideren estratégicas en el sistema, se deberán dimensionar las tuberías comprobando su resistencia al colapso en el caso de que tales condiciones de instalación

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hicieran posible una situación de vacío, independientemente de los dispositivos de seguridad que a tal efecto se diseñen. 2.4.2.- RESISTENCIA MECÁNICA DE LA TUBERÍA El cálculo resistente de la tubería se realizará en conformidad con lo que al respecto se establece en las normas que, dependiendo del material de fabricación de la tubería, resultan de aplicación y con la consideración de comportamiento mecánico correspondiente, según se establece en la tabla siguiente: Material Norma de aplicación Comportamiento mecánico Hormigón A. con Camisa de Chapa IET-80 Tubería Rígida Fundición Dúctil UNE-EN 545 Tubería Flexible Polietileno UNE-EN 12 201 Tubería Flexible Acero API 5L : 2000 Tubería Flexible Los proyectos que se redacten deberán contener un Anejo con el cálculo mecánico justificativo de la solución adoptada, excepto en los casos que seguidamente se señalan en los que las tuberías responden a las características que se reflejan y se observan, además, las condiciones de instalación recogidas en este documento, con las limitaciones que seguidamente se señalan: Tipo de Tubería Recubrimiento Fundición Dúctil (K 9) < 4 m Polietileno (PN 10)

4.1SOBRE LA NORMA PARA PENDIENTES MINIMAS Y MAXIMAS 4.1.Norma OS. 070 REDES DE AGUAS RESIDUALES 4.1OBJETIVO Fijar las condiciones exigibles en la elaboración del proyecto hidráulico de las redes de aguas residuales funcionando en lámina libre. 4.2 ALCANCES Esta Norma contiene los requisitos mínimos a que deben sujetarse los proyectos y obras de infraestructura sanitaria para localidades mayores de 2000 habitantes. 4.3 DISPOSICIONES ESPECÍFICAS PARA DISEÑOS 4.4 Dimensionamiento Hidráulico

4.4.1 En todos los tramos de la red deben ser calculados los caudales inicial y final (Qi y Qf). El valor mínimo del caudal a considerar, será de 1,5 L /s. 4.4.2 Los diámetros nominales a considerar no deben ser menores de 100 mm. 4.4.3 Cada tramo debe ser verificado por el criterio de Tensión Tractiva Media (σt) con un valor mínimo σt = 1,0Pa, calculada para el caudal inicial (Qi ), valor correspondiente para un coeficiente de Manning n = 0,013. La pendiente mínima que satisface esta condición puede ser determinada por la siguiente expresión aproximada: Somin = 0,0055 Qi –0,47 Donde: Somin. = Pendiente mínima (m/m) Qi = Caudal inicial (L/s) 10

4.4.4 Para coeficientes de Manning diferentes de 0,013, los valores de Tensión Tractiva Media y pendiente mínima a adoptar deben ser justificados. Los valores de diámetros y velocidad mínima podrán ser calculados con las fórmulas de Ganguillet – Kutter. 4.4.5 Máxima pendiente admisible es la que corresponde a una velocidad final Vf = 5 m/s; las situaciones especiales serán sustentadas por el proyectista. Cuando la velocidad final (Vf) es superior a la velocidad crítica (Vc), la mayor altura de lámina de agua admisible debe ser 50% del diámetro del colector, asegurando la ventilación del tramo. La velocidad crítica es definida por la siguiente expresión: 5 Vc 6 g RH = ⋅ Donde: g = Aceleración de la gravedad (m/s2 ) RH = Radio hidráulico (m) 4.4.6 La altura de la lámina de agua debe ser siempre calculada admitiendo un régimen de flujo uniforme y permanente, siendo el valor máximo para el caudal final (Qf), igual o inferior a 75% del diámetro del colector.

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DESARROLLO DE CUERPOS (PRINCIPALES) El Desarrollo es el desdoblamiento de un cuerpo geométrico (creado en tres dimensiones) en una superficie plana, de tal forma, que, a partir de esa superficie plana, se pueda construir nuevamente el cuerpo geométrico. Características •

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Según lo comentado anteriormente, un desarrollo debe estar construido en base a las verdaderas magnitudes tanto de las líneas como de los ángulos que la forman. Pensando en la posterior construcción de la pieza desarrollada, la superficie se cortará por el elemento de menor medida. El desarrollo de una superficie es la figura plana que se obtiene al desdoblarla totalmente en un plano. Un principio fundamental que debe ser observado en todos los desarrollos, es que cada línea muestre la longitud verdadera de la línea correspondiente en la superficie del cuerpo.

Entre las aplicaciones que tiene el Dibujo Técnico en la industria encontramos el dibujo de desarrollos de superficies, denominado frecuentemente dibujo de plantillas, y que consiste en trazar el patrón de la superficie de un objeto sobre una lámina plana, de tal manera que al cortarla y plegarla tome la forma de ese objeto.

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PRISMA En geometría, un prisma es un poliedro con una base poligonal de n lados, una copia de traslación (no en el mismo plano que la primera), y otras n caras (todas necesariamente deben ser paralelogramos) que une los lados correspondientes de las dos bases. Todas las secciones transversales paralelas a las caras de la base son iguales. Los prismas se nombran por la forma de su base, por lo que un prisma de base pentagonal se llama prisma pentagonal. Los prismas son una subclase de los prismatices. Elementos de un prisma:

❖ Bases: todos tienen dos bases, siendo estas iguales y paralelas. ❖ Caras laterales: Son los paralelogramos comprendidos entre las dos bases. ❖ Altura: Es la distancia que se encuentra entre las dos bases. ❖ Vértices: Son los puntos o esquinas de intersección donde se encuentran las

caras. ❖ Aristas: Son los lados de cada cara o los segmentos de las caras que se

intercepta.

CLASIFICACIÓN DE LOS PRISMAS Existen varias clasificaciones de los prismas: A. Según su base: ❖ Prisma triangular: Su base está formada por un triángulo. 13

❖ Prisma pentagonal: Su base está formada por un pentágono. ❖ Prisma cuadrangular: Su base está formada por un cuadrado. Existen de igual manera los prismas hexagonales, heptagonales, octagonales, etc. Estos son algunos ejemplos gráficos:

B. Recto u oblicuo ❖ Prisma recto: si los ejes de los polígonos de las bases son perpendiculares a las bases. Las caras laterales son cuadrados o rectángulos. ❖ Prisma oblicuo: es aquel cuyos ejes de los polígonos de las bases se unen por una recta oblicua a las bases mismas.

C. Regular o irregular ❖ Prisma regular: un prisma es regular si sus bases son polígonos regulares. ❖ Prisma

irregular:

los

prismas

son

irregulares en su base.

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irregulares

si

tienen polígonos

D. Convexo o cóncavo ❖ Prisma convexo: el prisma es convexo si sus bases son polígonos convexos. ❖ Prisma cóncavo: el prisma cóncavo tiene como bases dos polígonos cóncavos iguales.

ÁREAS Y VOLUMEN DE UN PRISMA ❖ Área lateral de un prisma

❖ Área total de un prisma

❖ Volumen de un prisma

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PIRAMIDE Se llama pirámide a un cuerpo geométrico que es la unión de todos los segmentos que unen todos los puntos de un polígono S con un punto P exterior al plano del polígono, constituido por un polígono simple (llamado base) y triángulos que tienen un único lado que coincide con uno del polígono base; todos los triángulos tienen un vértice común llamado vértice de la pirámide. Los triángulos se llaman caras laterales. El lado común a dos caras laterales se llama arista, del mismo modo que cualquier lado de la base. El número total de las aristas es doble del número de lados de la base. Estrictamente, el poliedro tiene n+1 vértices poliedrales, donde n es el número de vértices de la base. Elementos de una pirámide

➢ Base: es el polígono cuyos puntos son los extremos de los segmentos que se unen con el punto exterior. ➢ Vértice de la pirámide: es el punto exterior al plano de la base. ➢ Arista lateral: es el segmento que une cada vértice del polígono con el vértice de la figura del espacio. ➢ Altura: es el segmento perpendicular del vértice de la pirámide al plano de la base. También lo es su medida. ➢ Cada lado de la base con el vértice de la pirámide al unirlos por sus extremos determina una región triangular, llamada cara lateral 1 ➢ Apotema: es un segmento perpendicular del vértice de la pirámide a un lado de la base.

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Tipos de pirámides ➢ Pirámide recta: es un tipo de pirámide en que la proyección ortogonal del ápice sobre la base coincide con su centroide. ➢ Pirámide oblicua: es una pirámide que no es recta. Si la base de una pirámide oblicua es un polígono regular, es posible que no todas sus caras laterales sean triángulos isósceles. Es decir, alguna de sus caras laterales no es un triángulo isósceles ➢ Pirámide regular: es una pirámide recta cuya base es un polígono regular. En este tipo de pirámides cada cara lateral es un triángulo isósceles igual a los demás, su altura se llama apotema de la pirámide. Áreas y Volumen en una Pirámide: ➢ Área lateral de una pirámide

Pb = Perímetro de la base ➢ Área de una pirámide

➢ Volumen de una pirámide

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CONO Un cono es un cuerpo geométrico que consiste en una base plana cuya frontera es una curva cerrada (la directriz) y cada punto de esta curva está unido a un punto fijo (el vértice) que se encuentra fuera del plano de la base. Una pirámide es un caso especial de cono con una base poligonal. Esa definición es demasiado general para nuestro propósito. El caso particular que vamos a tratar es cuando la directriz es una circunferencia y el vértice es un punto que se encuentra en la perpendicular desde el centro de es circunferencia. Decimos entonces que este cono es un cono circular recto. Un cono circular recto tiene simetría rotacional alrededor de la recta que pasa por el centro de la base y el vértice (y que es perpendicular a la base). Esta recta se llama eje del cono. Cada uno de los segmentos desde el vértice hasta un punto de la circunferencia de la base se llama generatriz del cono. Este es un cono circular recto:

Tipos de conos:

❖ Conos rectos (o conos de revolución): La superficie curva es una superficie cónica de revolución. ❖ Cono oblicuo de base elíptica: La altura no pasa por el centro de la base y por el vértice. Si su cara lateral es una superficie cónica de revolución, su sección recta es un círculo. ❖ Cono oblicuo de base circular: La altura no pasa por el centro de la base y por el vértice. La sección recta, perpendicular a la recta que une el vértice con el centro de la base, recta al eje es una elipse.

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Elementos de un cono:

El cono desarrollándose en un plano:

El cono completamente desarrollado en un plano, lo que llamamos desarrollo plano del cono:

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Formulas para hallar el área y volumen del cono:

✓ Área lateral de un cono. 𝐀𝐋 = 𝛑. 𝐑. 𝐠

✓ Área total del cono. 𝐴𝑇 = 𝜋. 𝑅. 𝑔 + 𝜋. 𝑅 2

✓ Volumen del cono.

V=

1 𝜋. 𝑅 2. 𝐻 3

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CONCLUSIÓN ❖ Como todos sabemos, los cuerpos geométricos corresponden a una figura geométrica tridimensional, es decir, que se proyecta en tres dimensiones: largo, ancho y alto. Debido a esta característica, existen en el espacio, pero se hallan limitados por una o varias superficies. ❖ Si todas las superficies que lo limitan son llanas y de contorno poligonal, el cuerpo es un poliedro. De acuerdo con todo lo mencionado sobre el tema, vemos que a quedado absolutamente claro lo que es un poliedro y sus clasificaciones, además de eso construirlo a partir de su desarrollo plano.

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BIBLIOGRAFIA ✓ http://md21011.pbworks.com/w/page/32106672/Desarrollo%20plano%20de%2 0cuerpos%20gom%C3%A9tricos ✓ http://recursostic.educacion.es/descartes/web/materiales_didacticos/EDAD_2es o_cuerpos_geometricos/2esoquincena8.pdf ✓ http://arrobadtgd.mex.tl/287519_Desarrollos.html ✓ https://es.scribd.com/doc/505774/Cuerpos-geometricos

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