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GEOMECANICA LATINA S.A.
Ingeniería de rocas para la Estabilidad y Seguridad de excavaciones
INSTRUMENTACIÓNGEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES
SUBTERRÁNEAS
POR: Miguel A. Chávez Mauricio
& Gaither De la Sota Pérez
GEOMECANICA LATINA S.A.
Ingeniería de rocas para la Estabilidad y Seguridad de excavaciones
VAMOS A DAR A CONOCER EL ROL QUE LA GEOMECÁNICA DEBE CUMPLIR EN EL
DESARROLLO ACTUAL Y FUTURO EN MINERÍA SUBTERRÁNEA.
DEBE TENERSE PRESENTE QUE LA GEOMECÁNICA ES UNA HERRAMIENTA QUE HA LOGRADO EN EL
TIEMPO, IMPORTANTES DESARROLLOSTEÓRICOS Y PRÁCTICOS, BASADOS EN EL MEJOR
ENTENDIMIENTO DE LA ROCA.
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Ingeniería de rocas para la Estabilidad y Seguridad de excavaciones
Ingeniería de rocas para la Estabilidad y Seguridad de excavaciones
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ESQUEMA TRADICIONAL DE PARTICIPACIÓN GEOMECÁNICA EN EL PERÚ
GEOMECÁNICA
MODELO GEOLÓGICO
MODELO DE RESERVAS
DISEÑO DE LA MINA
EXPLOTACIÓN DE LA MINA
MINERAL
PROBLEMAS DE SOSTENIMIENTO
RECOMENDACIONES DE SOSTENIMIENTO
PLANIFICACIÓN OPERACIONES
PRODUCTO
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Ingeniería de rocas para la Estabilidad y Seguridad de excavaciones
ESQUEMA POSTULADO - PARTICIPACIÓN GEOMECÁNICA
GEOMECÁNICA
MODELO GEOLÓGICO
MODELO DE RESERVAS
DISEÑO DE LA MINA
EXPLOTACIÓN DE LA MINA
MINERAL
RECOMENDACIONES
PLANIFICACIÓN OPERACIÒN
INPUT GEOMECÁNICO A DETALLE
PRODUCTO
CARACTERIZACIÓN GEOMECANICA.
- MAPEO GEOMECÁNICO (RQD, Q, RMR, RMI, Etc.).
- LOGEO DIAMANTINO. - ENSAYO DE LABORATORIO.
(PROPIEDADES ELÁSTICAS Y MECÁNICAS DE LA ROCA)
MEDICIÓN DE ESFUERZOS IN SITU
- ORIENTACIÓN ESFUERZOS. - MAGNITUD DE ESFUERZOS. - DETERMINAR ESTADO TENSIONAL PRINCIPAL Y SECUNDARIO DE ESFUERZOS.
MODELAMIENTO NUMÉRICO
- EMPLEO DE SOFTWARE GEOMECÁNICOS 2D Y 3D.
- VALIDAR RESULTADOS EN CAMPO
INSTRUMENTACIÓN Y MONITOREO
- IMPLEMENTAR SISTEMAS DE MEDICIÓN Y MONITOREO CON EQUIPOS MÚLTIPLES Y DE PRESICIÓN.
- DETERMINACIÓN TIPO DE SOSTENIMIENTO - GEOMECÁNICA DE LOS MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN - GEOMECÁNICA APLICADA A LA VOLADURA.
- DISMINUCIÓN DE PÉRDIDAS. - AUMENTO DE
PRODUCTIVIDAD. - PREVENCIÓN DE CAIDA DE
ROCAS. - REDUCCIÓN DE COSTOS.
INFORMACIÓN GEOESTRUCTURAL DOMINIOS
GEOESTRUCTURALES
GEOMECÁNICA EN MODELO DE BLOQUE
GEOMECÁNICA INVOLUCRADO EN
EL PLAN
PROGRAMAS INCLUYEN VARIABLE
GEOMECÁNICA
PROBLEMAS PLANIFICADOS
ENTRENAMIENTO EN GEOMECÁNICA OPERACIONAL
PREVENCIÓN DE PÉRDIDAS
ALGUNOS TRABAJOS NECESARIOS
ASOCIADO A UN MODELO GEOTÈCNICO
GEOMECÁNICO
INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN
EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
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INTRODUCCIÓN
LA ETAPA DE INSTRUMENTACIÓN Y MONITOREO ES CONSIDERADA BÁSICA:
- ANTES (PARA RECABAR INFORMACIÓN),
- DURANTE (PARA CONFIRMAR LA IDONEIDAD DEL DISEÑO) Y
- DESPUÉS (PARA CONTROLAR EL COMPORTAMIENTO GENERAL), DE LOS TRABAJOS MINEROS Y EN OBRAS CIVILES.
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INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
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Ingeniería de rocas para la Estabilidad y Seguridad de excavaciones
LOS INSTRUMENTOS PERMITEN PREDECIR LA CONDICIÓN DE RIESGO.
CONFIRMAN LA INTEGRIDAD Y ESTABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS.
PERMITE VERIFICAR QUE LOS ELEMENTOS DE SOSTENIMIENTO INSTALADOS, SEAN SUFICIENTES Y NECESARIOS PARA SATISFACER LOS CRITERIOS DE DISEÑO.
OBJETIVOS
MEDIANTE UNA BUENA GESTIÓN DE DATOS, ES FUNDAMENTAL PARA PREDECIR EL COMPORTAMIENTO A FUTURO DE LAS ESTRUCTURAS.
INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA – GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
Definir los criterios utilizados para establecer los sitios de control en un plan Minero.
Aplicar los criterios para generar un plan de instrumentación Geotécnico - Geomecánico para ser implementado en la Mina.
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INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA – GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN SUBTERRÁNEO
1 Determinación de las Convergencias, Divergencias Cinta Extensómétrica (Digital, Manual)y Deformaciones del contorno de la excavación Topografía
2 Determinación de la Geometría de la excavación Distanciometro LaserTopografía
3 Movimientos de áreas cercanas a la excavación Extensómetro de BarrasInclinómetrosDeflectómetro
4 Monitoreo superficial de estructuras (tajos, taludes, etc) Cinta Extensómétrica (Digital, Manual)Topografía
4 Monitoreo de Pilares y paredes de las excavaciones Extensómetro de BarrasFisurómetros (CrackMeter)
5 Determinación de la ResistenciaSubterráneo (in situ ) Martillo de SchmidtSuperficial Equipo Carga Puntual (Digital, Manual)Logeo Geotécnico Geomecánico Martillo de Schmidt
Cuna para ensayo en TestigosGoniómetro
6 Tensiones en el Sosténimiento Shotcrete Céldas de Presión Celdas de Tensión
Pernos Equipo Pull TestPerno Instrumentado
Cimbras Cinta Extensómétrica (Digital, Manual)7 Mediciones de esfuerzos in situ Indicador de Deformaciones en Perforaciones BDG8 Monitoreo de Esfuerzos in situ Celdas SISC (Tensión y compresión de esfuerzos)
Celdas de Presión en PerforacionesMedidores de Tensiones en Perforaciones
9 Monitoréo de Vibraciones por Voladura en Minera Subterránea Sismógrafos Especializados 10 Nivel Freático Piezómetro de Cuerda Vibrante
Piezómetro CasagrandeMedidor de Nivel de Agua
MEDICIÓN INSTRUMENTACIÓN
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INSTRUMENTACIÓN MULTIPLE
INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
INSTRUMENTACIÓN PARA LA MEDICIÓN DE DEFORMACIONES (CONVERGENCIA Y DIVERGENCIA)
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INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
EXTENSÓMETROS DE CINTA MANUAL Y DIGITAL
EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMina Yauricocha - Perú
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INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
DISPOSICIÓN DE PUNTOS DE MONITOREO
REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DE DEFORMACIONES POR PUNTOS
CONVERGENCIA GENERAL
-15.000
-13.000
-11.000
-9.000
-7.000
-5.000
-3.000
-1.000
1.000
3.000
5.000
7.000
9.000
19/11/04 24/11/04 29/11/04 04/12/04 09/12/04 14/12/04
PUNTO 1 A-B PUNTO 1 A-C PUNTO 1 B-C
INSTRUMENTACIÓN PARA LA MEDICIÓN DE ESFUERZOS IN SITU POR EL MÉTODO DEL OVERCORING
Mina Poderosa - Perú
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INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
SENSOR BOREHOLE DEFORMATION GAGE - BDG Y ACCESORIOS
EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMina Cairo - Colombia
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INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
MEDICIÓN Y PROCESAMIENTO DE RESULTADOS
VERDADERO MODELO DE ELEMENTOS FINITOS APLICANDO LOS RESULTADOS DE MEDICIONES
DE ESFUERZOS IN SITU
σ1 = 19.18 Mpa
σ2 = 8.97 Mpa
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1
2
4
3
6
57
8
UBICACIÓN DE ESTACIONES DE MEDICIONES DE ESFUERZO IN SITU
EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMina Candelaria - Chile
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INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
INSTRUMENTACIÓN PARA EL MONITOREO DE CAMBIOS DE ESFUERZOS
STRESS METER (1D)CELDA SISC (1D)CELDA YOKE (2D)CELDA HOLLOW INCLUSION (3D)
UN MONITOREO DE ESFUERZOS GENERALMENTE SE REALIZAN EN LOS SONDAJES OVERCORING:
El monitoreo es debido a la variación de esfuerzos debido a la actividad minera en profundidad.Por ejemplo, uno de sus aportes, es que con estos monitoreos es posible verificar la redistribución de los esfuerzos en el contorno de una labor, durante las etapas de extracción de uno o más tajos, próximos al área instrumentada.
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INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
EN LA ACTUALIDAD EXISTEN INSTRUMENTOS GEOTECNICOS PARA MONITOREAR LAS CARGAS EN EL SOPORTE DE EXCAVACIONES, COMO SON EN LOS PERNOS DE REFUERZO, CONCRETO LANZADO, CIMBRAS, etc.
IGUAL EXISTE INSTRUMENTACIÓN PARA PILARES, COMO LOS EXTENSÓMETROS DE VARILLAS Y CRACKMETER.
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INSTRUMENTACIÓN PARA MONITOREO DE PILARES Y PAREDES EN EXCAVACIONES
INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
INSTRUMENTACIÓN PARA MONITOREO DE PILARES Y PAREDES EN EXCAVACIONES
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INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA – GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
FISURÓMETRO (CRACKMETER) EXTENSÓMETROS DE BARRA
Mina El Teniente -
Chile
EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMina Cairo - Colombia
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INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
INSTRUMENTOS INSTALADOS EN
PILARES
RESULTADO DE LA LECTURA DE LOS EXTENSÓMETROS DE BARRA
INSTRUMENTOS INSTALADOS EN EXCAVACIONES
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INSTRUMENTACIÓN PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS TENSIONES EN LOS ELEMENTOS DE SOPORTE
KIT COMPLETO PARA EL ENSAYO “PULL TEST” EN DIFERENTES TIPOS DE
PERNOS DE ROCA
CELDAS DE PRESIÓN EN CONCRETO
LANZADOCELDAS DE CARGA
PARA PERNOS DE ROCA
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DIAGRAMA DE LA PRUEBA
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
0 2 4 6 8 10 12 14
DESPLAZAMIENTO (mm)
CARG
A (T
N)
EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMina Ares, Pampa de Cobre – Chapi, Chungar, etc. - Perú
DIAGRAMA DE LA PRUEBA
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
0 2 4 6 8 10 12 14
DESPLAZAMIENTO (mm)
CARG
A (T
N)
PRUEBA IN SITU DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE
DEL PERNO SWELLEX
CUADROS DE REPRESENTACIÓN
GRÁFICA DEL ENSAYO
DESPLAZAMIENTO vs. CARGA APLICADA
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INSTRUMENTACIÓN PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LA ROCA
MARTILLO DE SCHMIDT Y CUNA PARA ENSAYO DE TESTIGOS DE ROCA
EQUIPO DE CARGA PUNTUAL
DIGITAL -ITALIANO
EQUIPO DE CARGA PUNTUAL
MANUAL -INGLES
EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMARTILLO DE SCHMIDT
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CUADRO DE CORRELACIÓN: REBOTE vs. RESISTENCIA CONSIDERANDO
ANGULO DE ENSAYO Y DENSIDAD DEL MATERIAL ENSAYADO
DETERMINACIÓN DE LA
RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO (ZONIFICACIÓN)
Mina CasapalcaPerú
INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAEQUIPO DE CARGA PUNTUAL
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CUADRO DE CORRECCIÓN: PARA DETERMINAR EL INDICE DE CARGA
PUNTUAL CORREGIDO EN MUESTRAS CON DIFERENTES DIÁMETROS
TIPOS DE MUESTRAS Y
RELACIONES DE TAMAÑO PARA EL
ENSAYO DE CARGA PUNTUAL
EQUIPO DE CARGA PUNTUAL
DIGITAL -AUSTRALIANO
EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMARTILLO DE SCHMIDT Y EQUIPO DE CARGA PUNTUAL
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ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
EN MUESTRAS DE MINA Y/O SONDAJES
Zonificación - Resistencia
LOGEO GEOMECÁNICO EN
SONDEOS DIAMANTINOS
Mina Yauliyacu
ZONIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE ESTRUCTURAS EN
BASE A LA EVALUACIÓN DE LA
RESISTENCIA
100 - 120cm
80 - 60cm
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INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
Técnica Protodyakonov
para evaluar cizalle in-situ
INSTRUMENTACIÓN PARA LA DETERMINACIÓN DE LA DEL ÁNGULO DE CIZALLE Y RESISTENCIA IN SITU
Vista Frontal de Excavación paraEnsayo de cizalle
Registro del Angulo de Corte Resultadodel Ensayo de Cizalle
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EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA A TAJO ABIERTOGATO HIDRÁULICO DE PROTODYAKONOV
FUTURO TRABAJO DE APLICACIÓN -
MINAPIERINA
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INSTRUMENTACIÓN PARA EL MONITOREO DE VIBRACIONES POR VOLADURA
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EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMinera Yauliyacu (Grupo Glencore), Consorcio Minero Horizonte - Perú
DETERMINACIÓN DEL FACTOR OPTIMO DE CARGA PARA VOLADURA POSTERIOR AL
MONITOREO DE VIBRACIONES
RESULTADOS DE VOLADURA CONTROLADA, CAJAS Y
TECHO ESTABLES
INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
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PIEZÓMETROS DE CUERDA VIBRANTE: MEDIDORES DE NIVEL DE AGUA, PRESIÓN DE POROS Y TEMPERATURA
INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA – GEOMECÁNICA EN ESCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
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EJEMPLO DE APLICACIÓN EN RELAVERAS – SUPERFICIEMina Izcaycruz - Perú
INSTALACIÓN DE PIEZÓMETROS DE CUERDA VIBRANTE PARA MONITOREO DEL DIQUE ESCONDIDA
INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA – GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
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INCLINÓMETROS PARA MONITOREO DE SUBSIDENCIA EN MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN “SUBLEVEL CAVING”
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EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINERÍA SUBTERRÁNEAMina Teniente – Chile (CODELCO – CHILE)
CRATER DE SUBSIDENCIA, ASOCIADO A UNA MINA
SUBTERRÁNEA – SUBLEVEL CAVING
INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA – GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
CONTROL MEDIANTE PRISMAS
DISTANCIOMETRO LASER DE ALTA PRECISIÓN
OBJETIVO: En Minería Mide las aberturas y formas de las estructuras en forma rápida y precisa.
Aplicado a Minería, Obras Civiles y construcciones.
Prueba en:- Mina Subterránea,- Minería a tajo Abierto,- Obras Civiles- Construcciones
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INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA – GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
GUIA PARA PLANTEAR UN PLAN DE INSTRUMENTACIÓN GEOMECANICA
Definición del problema... ¿Qué deseamos medir?... ¿Para qué? …¿Dónde?...¿como?... ¿Cuándo?Alternativas de instrumentación.Con que instrumentos podemos medir lo que queremos.Ventajas y desventajas de cada uno de ellos.Costos asociados a cada uno de ellos.Selección del sistema de instrumentación.Diseño de los puntos a instrumentar para optimizar el aprovechamiento de la información resultante.Especificaciones de instalación.Instalación física en terreno.Auscultación (i.e: Medición y observación).Interpretación y análisis.Evaluación del comportamiento y de los resultados obtenidos.
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INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
CONCLUSIONES
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- LA INSTRUMETACIÓN ES UNA HERRAMIENTA BÁSICA EN TODO TIPO DE TRABAJO SUPERFICIAL Y SUBTERRÁNEO. NOS AYUDA EN LA OBTENCIÓN Y RECOPILACIÓN DE DATOS PARA LA REPRESENTACIÓN DEL ESTADO DEL MATERIAL O ESTRUCTURA.
- LA INSTRUMETACIÓN NOS VA A PERMITIR DETECTAR POSIBLES ZONAS DE INESTABILIDAD Y ESTABILIDAD EN TODO TIPO DE ESTRUCTURAS Y/O MATERIALES.
- LA INSTRUMENTACIÓN ES UNA HERRAMIENTA DE VALIDACIÓNPORQUE COMPRUEBAN LA VERASIDAD DE LOS CÁLCULOS EFECTUADOS DURANTE LA FASE DEL PROYECTO.
- LA INSTRUMENTACIÓN TE AYUDA EN LA TOMA DE DECISIONES Y RECOMENDACIONES.
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- OTRO TRABAJO IMPORTANTE ES REPRESENTAR E INTERPRETARLOS DATOS O LECTURAS A FIN DE MOSTRAR LAS TENDENCIAS, ZONAS DE SEGURIDAD, ZONAS DE ESTABILIZACIÓN O DESESTABILIZACIÓN.
- ES NECESARIO QUE LOS INSTRUMENTOS SEAN CORRECTAMENTE INSTALADOS A FIN DE TRABAJAR CON DATOS LO MAS PRECISO POSIBLE.
- POSTERIOR A LA INSTALACIÓN UN INSTRUMENTO, ES NECESARIO LA EVALUACIÓN DE UN ESPECIALISTA INSTRUMENTISTA A FIN DE GARANTIZAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO Y LA CAPACITACIÓN EN EL MANEJO DE LOS MISMOS.
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“SI NO SE TE OCURRE OTRA COSA, HAZ
ALGUNAS MEDICIONES”
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¡ GRACIAS POR SU ATENCIÓN … !
Ing. Miguel A. Chávez M.E- Mail: [email protected]
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