Antonio Bellet N° 77. Oficina302. Providencia. Santiago. ChileFono: (56­2) 7194000. Fax: (56­2) 2350314. Email: ingenieria@proconsa.cl

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CENTRAL PATACHE S. A.

PROYECTO CENTRAL  PATACHE III REGIÓN DE IQUIQUE

INFORME TÉCNICODETERMINACIÓN Y PROPOSICIÓN DE ANCHO DE LA

ZONA DE PROTECCIÓN LITORALNº O0814­IT­14 Rev. 0

AprobóRev. Fecha Por Revisó Proconsa Cliente Descripción

A 12/03/09  RR TEV JRL Emitido para Revisión Interna0 13/03/09  RR TEV JRL Emitido para Aprobación

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ÍNDICE

Pág.

1.0 INTRODUCCIÓN ..........................................................................................21.1 Objetivo....................................................................................................31.2 Localización del Proyecto.........................................................................31.3 Concesión Marítima .................................................................................4

2.0 METODOLOGÍA DE CÁLCULO DE ANCHO DE ZPL............................52.1 Registros de Olas Satelitales .....................................................................52.2 Transferencia de Oleaje a la Costa............................................................62.3 Pendiente del Fondo Marino .....................................................................72.4 Altura de Ola Rompiente ..........................................................................72.5 Zona de Protección Litoral........................................................................8

3.0 RESULTADOS ...............................................................................................93.1 Datos de Oleaje Costa Afuera ...................................................................93.2 Transferencia de Oleaje a la Costa............................................................103.3 Pendiente del Fondo Marino .....................................................................123.4 Altura de Ola Rompiente ..........................................................................133.5 Zona de Protección Litoral........................................................................13

4.0 RESUMEN ......................................................................................................145.0 BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................15

ANEXOS

ANEXO A : FIGURAS

ANEXO B : BATIMETRÍA EXPLORATORIA

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1.0  INTRODUCCIÓN

Central Patache S.A., proyecta la construcción y operación de una nueva unidad degeneración  termoeléctrica  denominada  “Central  Patache  II”,  con  el  propósito  decontribuir  a  largo plazo  con un  suministro de  electricidad económica y  confiable,que será entregada al SING.

La unidad de generación a proyectar, de potencia nominal de 110 MW, descargaráal mar el agua del sistema de enfriamiento de la Central, a razón de 4,7 m3/s.

En este contexto, Central Patache S.A.  requiere determinar  la Zona de ProtecciónLitoral  (ZPL)  según  los  criterios  de  los  estándares  de  emisión  establecidos  en  elD.S.  Nº  90/2000  MINSEGPRES  “Norma  de  Emisión  para  la  Regulación  deContaminantes Asociados a las Descargas de Residuos Líquidos a Aguas Marinas yContinentales Superficiales”.

La  ZPL  es  un  ámbito  territorial  de  protección  ambiental  vinculado  al  D.S.  N°90/2000, que corresponde a la franja de playa, agua y fondo de mar adyacente a lacosta continental o insular, delimitada por una línea superficial imaginaria, medidadesde  la  línea  de  baja  marea  de  sicigia,  que  se  orienta  paralela  a  ésta  y  que  seproyecta  hasta  el  fondo  del  cuerpo  de  agua,  fijada  por  la  Dirección  General  delTerritorio Marítimo y de Marina Mercante en conformidad a la siguiente fórmula:

[ ] 6.1H28.1 b ××

=m

A

En que,

A  =  Ancho zona de protección litoral medido desde la traza NRS (cota cero, m)Hb =  Altura  media  de  la  rompiente  (m),  determinada  con  la  metodología

hindcasting u otro equivalente autorizado por la Autoridad Marítima.m  =  Pendiente del fondo marino

El  presente  informe  ofrece  una  estimación  del  ancho  de  la  Zona  de  ProtecciónLitoral  del  área  de  proyecto,  con  la  finalidad  de  ser  presentado  a  la  AutoridadMarítima para su análisis y revisión.

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Para  la elaboración de este  informe se ha consultado el Manual de Aplicación delDecreto Supremo Nº 90, elaborado por la Comisión Nacional del Medio Ambiente(CONAMA) y la Directiva DGTM Y MM, ORDINARIO A­53/004, que establecedisposiciones y procedimientos científicos técnicos para Fijar el Ancho de la Zonade Protección Litoral (ZPL).

1.1  ObjetivoLos objetivos de este informe, son:

§ Determinar y proponer el ancho de la Zona de Protección Litoral del proyecto.§ Disponer  de  antecedentes  técnicos  para  solicitar  a  la  Autoridad  Marítima  la

aprobación y fijación de la ZPL.

1.2  Localización del Proyecto

El proyecto se localizará entre Punta Patache y Caleta Patillos, aproximadamente a60 km al sur de la ciudad de Iquique (Figura 1), y en el sector costero definido porlas siguientes coordenadas geográficas:

Coordenadas geográficasUbicación descarga de agua Central Termoeléctrica

Coordenadas UTM Coordenadas geodésicas

Este Norte Longitud Latitud

375738 7703074 070° 11’ 37.5“ W 20° 46’ 04.6“ S

375852 7702753 070° 11° 33.6“ W 20° 46’ 15.1“ S

             Datum: WGS­84

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Figura Nº 1.Imagen satelital  del Área de Proyecto

1.3  Concesión Marítima

La concesión marítima del sector en el cual se emplazarán las obras será solicitadaen paralelo con los estudios ambientales del proyecto.

Teniendo  totalmente  definida  la  ubicación  de  las  obras,  se  procederá  a  latramitación antes señalada.

Sector  deProyecto

Punta Patache

Caleta Patillos

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2.0  METODOLOGÍA DE CÁLCULO DE ANCHO DE ZPL

La determinación de ancho de ZPL se realizó de acuerdo con la siguiente pauta:

§ Preliminarmente, se reúne y analizan datos satelitales de olas§ Se realiza la transferencia de olas al sitio de proyecto, para lo cual se analiza la

propagación de los trenes de olas mediante la aplicación de un modelo numéricode refracción de oleaje

§ En función de la altura y pendiente del fondo marino se evalúa la altura de la olarompiente (Hb).

§ Finalmente,  se  aborda  el  cálculo  de  la  ZPL  según  D.S.  N°  90/2000MINSEGPRES.

2.1  Registros de Olas Satelitales

El agente forzante de las olas de gravedad es el viento, ya que este proporciona laenergía primaria para el desarrollo y generación del oleaje. Su efecto específico, entérminos de transferencia de energía al océano está determinado por las condicioneslocales,  las que pueden  ser modificadas por  la  topografía del  área,  la  estación delaño, distancia que recorre y número de horas que actúa.

En  este  contexto,  y  para  reunir  información  de  oleaje  del  área  de  estudio,  serecopilaron    los  registros  de  olas  satelitales  medidos  por  el  satélite  GFO  para  laregión  costa  afuera  de  Patache,  con  información  disponible  entre  octubre  2001  ajulio  2006.  Los  datos  de  oleaje  fueron  obtenidos  desde  el  sitio  público“www.7300.nrlssc.navy.mil/altimetry”.

Los satélites entregan mediciones de alturas de olas en intervalos cada 1 segundo (ocada 7 km) a lo largo de su superficie de barrido. Dependiendo del satélite, hay unregistro puntual de Hs cada 5 o 15 días.

La  Figura  2  muestra  la  trayectoria  de  barrido  del  satélite  GFO,  y  las  regionesgeográficas analizadas en este estudio.

La  información  de  oleaje  fue  organizada  estacionalmente,  con  la  finalidad  dedeterminar las condiciones de verano, otoño, invierno y primavera.

Se debe consignar que los satélites entregan como resultado de condición de oleajeen mar abierto, el valor de altura significativa (Hs). Este es un parámetro estadísticoque  se  obtiene  al  promediar  el  tercio  superior  del  espectro  total  de  olas,  sinembargo,  como  en  un  evento  cualquiera  ocurren  simultáneamente  una  gama  de

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alturas de olas, el parámetro Hs representa la fracción de las olas más altas presentesen un determinando instante.

La altura media de oleaje (Hm) se determinó con la siguiente relación propuesta porla teoría Rayleigh de olas:

sm HH ×= 63,0

En que:

Hm  = altura media del oleajeHs  = altura significativa del oleaje

2.2  Transferencia de Oleaje a la Costa

Los  registros  satelitales  representan  las  condiciones  de  olas  en  mar  abierto.  Esteoleaje  al  propagarse  a  sectores de baja profundidad,  queda afecto  al  fenómeno derefracción  o  deflexión  de  los  trenes  de  olas  que  van  adquiriendo  una  posiciónparalela a la geometría de la línea de costa, y en consecuencia, su dirección y alturacambiará, de acuerdo con la siguiente relación:

ror KHH ×=

Ho  =  Altura de ola en mar abiertoHr  =  Altura de ola refractada en el sitio de proyecto (costa)Kr  =   Coeficiente de refracción o de transferencia de oleaje

Para efectos de determinar las alturas de olas en el sector del proyecto, se estimaronlos coeficientes de transferencia (Kr), aplicando la ley de Snell y la teoría lineal deoleaje, de acuerdo con los siguientes supuestos:

§ Profundidad a la cual hacer la transferencia:  10 metros de profundidad§ Direcciones de olas NW, W, WSW y SW§ Período de olas 11 segundos (valores modales)§ Nivel de marea 0 metros (NRS)

Como  elemento  esencial  de  cálculo,  se  prepararon  diagramas  de  refracción  deoleaje,  y  en  base  a  estos,  de  determinaron  los  valores  de  los  coeficientes  detransferencia Kr, de acuerdo con la siguiente relación:

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AAK o

r =

Donde:

Ao =  Separación inicial de dos rayos de olas costa afueraA =   Separación final de dos rayos de olas en el sitio del proyecto

Para el trazado de los frentes de olas se usó la siguiente información cartográfica:

§ Carta náutica SHOA N° 1231, Aproximación a Caletas Patillos y Patache, escala1:15000

§ Levantamiento  de  Líneas  de  Playa  (actualmente  en  revisión  por  parte  de  laAutoridad Marítima)

La  información  cartográfica  fue  georreferenciada  al  sistema  UTM  WGS­84,utilizando  para  este  efecto  programas  comerciales,  y  luego  a  través  de  unainterpolación kriging, se preparó una grilla batimétrica, que se usó después para elanálisis  de  la  refracción.  La  Figura  3  presenta  el  relieve  submarino  del  área  deestudio.

El  análisis  de  la  refracción  se  realizó  con  un  programa  de  simulación  numéricadesarrollado por AQUACIEN, el cual analiza el comportamiento de un tren de olasque se propaga sobre el fondo marino.

Los  resultados  del  análisis  numérico  de  refracción  consisten  en  alturas  de  olasoceánicas  transferidas  al  sector  del  proyecto  (aguas  someras),  considerando  losefectos de la batimetría del área.

2.3  Pendiente del Fondo Marino

La  pendiente  de  fondo  marino  se  determinó  en  función  del  levantamientobatimétrico realizado para el proyecto de ingeniería.

Del plano batimétrico adjunto al final de este informe, se determinó a que distanciade la costa (NRS) se localizan las isóbatas de 10 y 15 metros de profundidad.

2.4  Altura de Ola Rompiente

Las  olas  de  diferente  altura  sólo  pueden  persistir  como  tales  dependiendo  de  laprofundidad del mar. En general, las olas rompen cuando la relación de su altura a

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la profundidad del mar está en el rango entre 0,8 y 1,2, aproximadamente. Así, unaola de 1.0 m de altura rompe a profundidades entre 0,8 y 1,2 metros.

Para determinar las alturas de olas rompientes (Hb) se empleó la relación sugeridapor  la  DIRECTEMAR,  de  acuerdo  con  Komar  y  Gaughan  (1972)  y  lasmodificaciones introducidas por Rattanapitikon y Shibayama (2000):

Hb = (10,02  m3  –  7,46  m2 + 1,32  m + 0,55)  x  Hr (Hr / Lo) ­1/5

En que:

Hb  = Altura de ola rompiente, m m  =   Pendiente del fondo marino donde ocurre el rompimiento de olaHr  = Altura de la ola transferida a costa (refractada), mLo  =   Longitud de ola en agua profunda, m

2.5  Zona de Protección Litoral

El  cálculo  de  la  ZPL  se  realizó    con  la  ecuación  descrita  en  el  artículo  primero,párrafo 3.13 del D.S. N° 90/2000 MINSEGPRES.

Como el valor de anchura de ZPL depende de la pendiente de fondo marino, la quetiene  rangos  de  variación  entre  lugares  diferentes  de  la  costa,  estos  cálculos  serealizaron para el sector de proyecto.

Además, y en consideración a que el ancho de la ZPL fluctúa según la estación delaño, se empleó el valor de ola rompiente que determina un mayor ancho de ZPL, yasí  se  asegura  de  proteger  siempre  la  flora  y  fauna  litoral  y  tener  una  zona  deseguridad  para  el  baño  y  contacto  directo  (DGTM  Y  MM  ORDINARIO  A.­53­004).

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3.0  RESULTADOS

3.1  Datos de Oleaje Costa Afuera

La Tabla 1 presenta el resumen estadístico de los registros satelitales de olas, y laFigura 4 muestra las series de tiempo de alturas de olas.

Tabla Nº 3­1Datos de oleaje de percepción remota

Promedios estacionales de alturas de olas costa afuera Caleta Patache

Hs: Altura significativa de olas, metrosHm: Altura media, metrosHStd: Desviación estándar, metrosFuente: Elaboración propia en base a datos de percepción remota

Los  datos  presentados  entregan  un  indicio  de  las  condiciones  de  oleaje  en  marabierto. Se evidencia que las alturas significativas de olas varían entre las distintasregiones nodales, con un promedio general anual de 1,59 m a 1,71 m. Por su parte,las condiciones medias quedan representadas por alturas de olas entre 1,00 m (nodoNº 3) y 1,08 m (nodo Nº 1).

Se destaca que el D.S. N° 90/2001 solicita la determinación de la ZPL en función dela altura media del oleaje, y por lo tanto, para efectos de este informe, se tendrá enconsideración los valores medios (Hm) informados en la región nodal N° 1.

Direcciones de olas

Los datos  satelitales no contienen  información  respecto de  la dirección del oleajeincidente. Para determinar la condición media direccional  se recurrió a un estudioprevio realizado por el consultor que suscribe, con motivo de un proyecto portuarioen la región.

La Tabla 2 presenta una  estimación direccional de oleaje basado en el  análisis decartas sinópticas de superficie (hindcasting).

Región nodal Nº1 Región nodal Nº2 Región nodal Nº3Estación

N° Hs Hm Std N° Hs Hm Std N° Hs Hm StdVerano 92 1.61 1.02 0.39 98  1.65 1.04 0.36  94  1.42 0.90 0.27Otoño 88 1.77 1.11 0.66 96  1.76 1.11 0.54  100 1.71 1.08 0.56Invierno  72 1.88 1.19 0.63 75  1.71 1.07 0.53  72  1.71 1.08 0.63Primavera 85 1.62 1.02 0.43 84  1.66 1.05 0.34  77  1.54 0.97 0.41Año 337 1.71 1.08 0.54 353 1.70 1.07 0.45 343 1.59 1.00 0.50

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Tabla Nº 3­2Frecuencia direccional de oleaje

S – SW W NWMES% % %

Verano 82.3 11.9 5.8Otoño 73.1 12.4 14.5Invierno 56.5 19.6 24.0Primavera 77.6 10.6 11.8

Año 72.4 13.6 14.0Fuente: Adaptado de SEMAR (1993)

Este antecedente evidencia que el clima de oleaje proviene mayoritariamente del Sy  SW,  lo  cual  es  consistente  con  la  condición  climática  anticiclónica  casipermanente que caracteriza a la zona geográfica del norte de Chile.

3.2  Transferencia de Oleaje a la Costa

3.2.1  Diagramas de Refracción

Las  Figuras  5  a  8  ilustran  el  resultado  de  la  refracción  de  los  trenes  de  olasoceánicas que se propagan al área de proyecto.

Estos diagramas nos entregan una representación generalizada del comportamientoy propagación del oleaje en el área de estudio. En efecto, cuando los rayos de olasdivergen en la costa, la energía del oleaje se disipa, y por lo tanto las alturas de lasolas  disminuirán  en  esos  sectores.  Contrariamente,  en  promontorios  rocosos  ypuntas se produce convergencia de ortogonales, resultando alturas de olas mayores.

3.2.2  Oleaje del NW

Al examinar el diagrama presentado en la Figura 5, se advierte que los rayos de olasdel NW divergen levemente, y en consecuencia, este oleaje llegará con algún gradode atenuación al sector de proyecto.

3.2.3  Oleaje del tercer cuadrante (W, WSW y SW)

Los diagramas de refracción mostrados en las Figuras 6, 7 y 8, evidencian que losrayos  de olas llegan con similar separación a la costa, y en consecuencia, el sitio deproyecto es vulnerable al oleaje incidente del tercer cuadrante.

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3.2.4  Coeficientes de transferencia

Los valores de los coeficientes de refracción (Kr) se indican en Tabla 3.

Estos  coeficientes  Kr,  permiten  cuantificar  el  fenómeno  de  la  refracción:  valorescercanos  a  la unidad  (Kr  =1,0),  indican  poca  influencia  en  la  modificación de  lasalturas de olas. Un valor mayor a Kr =1,0 indica que las alturas de olas aumentarán,en  cambio,  un  valor  menor  a  Kr  =1,0  significa  que  la  ola  oceánica  disminuirá  sualtura en ese sector.

Tabla 3­3Coeficientes de transferencia, Kr

DirecciónOleaje Kr

NW 0.80W 0.99

WSW ­ SW 0.96Fuente: Elaboración propia

Con estos coeficientes de transferencia se determinan las siguientes condiciones deoleaje:

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Tabla 3­4Alturas de olas transferidas a costa

Hm: Altura media de olasHt: Altura transferida a costaf:  FrecuenciaFuente: Elaboración propia

De acuerdo con la tabla anterior, se determina una altura media transferida a costaentre  0,96  m  y  1,10  m,  con  un  promedio  anual  de  1,02  m.  Estos  valores  sonlevemente  superiores  a  los  registrados  por  el  SHOA  en  el  sector  costa  afuera  deIquique, con una altura media anual de 0,84 m (Semar, 1998).

3.3  Pendiente del Fondo Marino

La Tabla 5 entrega  las pendientes medias del  fondo marino en el  rango de 0 a 15metros de profundidad.

Tabla 3­5Pendiente del fondo marino

TramoProfundidad

(m)Distancia a la

costa(m)

Pendiente(%)

1 0 ­ 10 165 6.06%

2 0 – 15 200 5.00%      Fuente: Elaboración propia

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3.4  Altura de Ola Rompiente

En  la  Tabla  6  se  indican  las  alturas  de  olas  rompientes  calculadas  para  cadacondición de oleaje especificada.

Tabla 3­6Alturas de olas rompientes

EstaciónAltura

oceánica(m)

Alturatransferida

a costa (m)

Alturaola rompiente

(m)

Verano 1.02 0.97 1.68

Otoño 1.11 1.04 1.78

Invierno 1.19 1.10 1.86

Primavera 1.02 0.96 1.67

Año 1.08 1.02 1.75               Fuente: Elaboración propia

Para efectos de la evaluación de la ola rompiente, se asumió la pendiente de fondomarino del tramo 0 a 10 metros de profundidad (6,06%, según Tabla 5).

De  acuerdo  con  este  análisis,  se  evidencia  que  las  alturas  de  olas  rompientesfluctúan entre 1,67 m y 1,86 m, según la estación del año.

3.5  Zona de Protección Litoral

En  esta  sección  se  determina  el  ancho  de  la    ZPL,  en  función  de  los  resultadosinformados en las secciones precedentes.

Se  asume  la  rompiente  media  de  la  estación  de  invierno  igual  a  Hb  =1,86  m.  Lapendiente  de  fondo  marino  es  6,06%  (tramo  de  0  a  10  m,  según  manual  deaplicación DS Nº 90)

[ ] [ ] mm

A 636,10606,0

86,128,16,1H28,1 b =××

=××

=

Este criterio indica que el ancho de ZPL mide 63 metros.

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4.0  RESUMEN

En Caleta Patache, las alturas de olas son comparativamente similares a las medidasen mar abierto, ya que el sector de proyecto queda expuesto al oleaje  reinante deltercer cuadrante.

De  acuerdo  con  los  antecedentes  presentados  en  este  informe,  se  determina  unaaltura  media  transferida  a  costa  entre  0,96  m  y  1,10  m,  con  alturas  de  olasrompientes entre 1,67 m y 1,86 m, siendo levemente mayor la ola rompiente de laestación de invierno.

Respecto de  la Zona de  Protección  Litoral,  el  ancho de  ésta  es  muy  sensible  a  lapendiente  de  fondo  marino.  En  el  sector  de  Proyecto,  se  evidencian  altos  valorespara la pendiente batimétrica (6%),  lo cual incide significativamente en la anchurade  63  metros  calculado  para  la  ZPL.  Valores  relativamente  similares  se  handeterminado  en  otros  sectores  rocosos  y  abruptos  expuestos  al  oleaje,  como  porejemplo, en Caleta La Chimba, Antofagasta, donde se determinó un ancho de ZPLde 50 m (AQUACIEN, 2004).

En  síntesis,  teniendo  en  consideración  los  antecedentes  técnicos  y  científicosexpuestos  en  las  secciones  precedentes,  se  propone  fijar  el  ancho  de  la Zona  deProtección Litoral en 63 metros, en el sector de emplazamiento de la descarga deagua de refrigeración de la Central Patache II, en comuna de Iquique.

Azpl = 63 metros

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5.0  BIBLIOGRAFÍA

AQUACIEN. 2004. Determinación  y  Proposición  de  Ancho  de  Zona  deProtección  Litoral  del  sector  de  trazado  del  Emisario  Submarino  de  la  PlantaDesaladora  de  Agua  de  Mar,  La  Chimba,    Antofagasta,  II  Región.  DESALANTS.A.

AQUACIEN,  2008.  Batimetría  exploratoria  Proyecto  Central  Patache  II.AQUACIEN AQ­2008­22, Revisión A, Escala 1:1000, Diciembre 2008.

CERC. 1984. Shore Protection Manual, Coastal Engineering Research Center, USArmy, 2°Edition.

CONAMA.  Manual  de  Aplicación  Decreto  Supremo  Nº  90/2000  del  MinisterioSecretaría General de la Presidencia.

DIRECTIVA  DGTM.  Y  MM.  ORDINARIO  A­53/004.  “Disposiciones  yProcedimientos Científicos­Técnicos para Fijar el Ancho de la Zona de ProtecciónLitoral (ZPL).

Rattanapitikon, W., and Shibayama, T. 2000. “Verification and Modification ofBreaker  Height  Formulas”.  Coastal  Engineering  Journal  42  (4).  World  ScientificPublishing, Singapore.

SEMAR.  1998.  Estudio  de  las  condiciones  de  Vientos  y  Olas,  Caleta  Patillos,  IRegión. Informe elaborado para Proconsa Ingeniería.

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ANEXO A

FIGURAS

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ANEXO B

PLANO BATIMETRÍA EXPLORATORIA

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