74044_MATERIALDEESTUDIOPARTEIXDiap455-500

228

INTERCADECONSULTANCY & TRAINING

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455455

Transdutores

Dr. Vidal Navarro Torres – Consultor Intercade

456456

COMPORTAMIENTO DE LA VELOCIDAD DE PROPAGACION DE LAS ONDAS LONGITUDINALES

CON EL AUMENTO DE LA LONGITUD

CP

Curva teórica


h

Curva práctica

229


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457457

hc

h = altura do probeta (m);

tc p

Donde:


p ( )t = tiempo registrado en el equipo (s).

458458

2pd cE

MODULO DE YOUNG DINAMICO

Variação dos Parâmetros Dinâmicos com a Altura Para o Provete 1

1000

1500

2000

2500

3000

Cp

(m

/s)

10

15

20

25

Ed

(G

Pa)


0

500

125 147 181 222 256 293 374

Altura (mm)

0

5

Cp Ed

230


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459459

Régimen dinámico

Régimen estático

Ed

A BAd

ibát

ica


0 C

Ee

Isotérmica

460460

2sd cG

MODULO DE RIGIDEZ DINAMICO

CalizaDolomita

VP / VS = 1.9

50

60

70

1 / V

S

EC

/ F

TP

’


Arenas limpiasArena muy calcárea 1.8

1.71.6

80

9090 100 110 120 130 140 150

1 / V SEC / FTS’

231


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461461

ENSAYO DE CAMPOColumnaresonante

Cizallade torsión

vo1 vo

1 vo1 vo

1Dobladora

Tensión localinterna, triaxial

ho

1 ho1 ho

1 ho1

L VC

Base fija

L

Sierras

Perforacióny muestreo

LABORATORIO

CAMPO

Tubo de muestrasin perturbaciones

Impulso

Plancha de origenacoplada a tierra

con carga estáticaOsciloscopio

(V )s vhondas

Reg

istr

o d

en

das

P y

S


(V )s hvhPozo

Propagaciónvertical /

Polarizaciónhorizontal

R o

(V )s vh

Vs

Martillo deimpulso Geofono

Agujero

Propagación /Polarización vertical

horizontal

Pozos de sondeoentubados

Cono sísmicoo dilatómetro

462462

MEDICION DE VIBRACIONESVARIABLES EN MEDICIONES DE VIBRACIONES

Las cantidades medidas deben reproducir el movimiento del sueño al paso de lasondas, esto requiere que se registren tres componentes ortogonales ya sea de lavariable desplazamiento de partícula (u), velocidad (ú) o aceleración (ü), y que esténf ió d l ti ti di t ñ l ál di t i t lfunción del tiempo continuo o discreto- señal análoga, discreta o serie temporal.

Las tres variables: desplazamiento de partícula, velocidad y aceleración estánrelacionadas analíticamente por ü = dú/dt =d2u/dt2, también por ú= ü dt, además porx = üdtdt = ú dt. Para vibraciones armónicas existe la relación ü = ωú = ω2u, dondeω es la frecuencia angular. Así, la medida de uno de los parámetros permite en principiola determinación de cualquiera de los otros dos. Sin embargo, debido a las inexactitudesinherentes en los cálculos numéricos, es deseable y recomendado medir el parámetrosparticular de interés directamente.


Prácticamente todas las normas internacionales de manejo de vibraciones han sidodesarrolladas a partir del parámetro velocidad y las mediciones fueron realizadas con apartir de instrumentos que miden este parámetro, es por esto que es deseable mediresta y no otra variable.

232


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463463

MEDICION DE VIBRACIONESRANGOS TIPICOS DE MEDICIONES

DE VIBRACIONES

PARAMETRO RANGO UNIDADES

Desplazamiento 0.0001 10 mm

Velocidad de partícula 0.0001 1000 mm/s

Aceleración de partícula

10 100000 mm/s2


Frecuencia 0.5 200 Hz

Longitud de onda 30 1500 m

Duración de pulsos 0.1 2 s

464464

MEDICION DE VIBRACIONESINSTRUMENTACION DE VIBRACIONES

Proakis y Manolakis (1998) definen instrumentación como el mecanismo que se utilizapara reunir información de algún proceso, esto implica que un instrumento estacompuesto de varias partes, entre ellas: un sensor, un transductor y un mecanismo degrabación digital o análogo.

En vibraciones, el sensor es la parte del sistema que responde a una excitación externamientras que el transductor es el que se encarga de convertir la respuesta del sistemaen una señal eléctrica. Comúnmente a el conjunto sensor/ transductor se le llamasimplemente sensor.

La descripción formal del sensor, transductor e instrumentación esta por fuera delalcance de este proyecto, una explicación de ese tipo puede ser encontrada porj l Aki Ri h d (1980) Th (1982) O t (1987) P ki M l ki


ejemplo en Aki y Richards (1980); Thomson (1982); Ogata (1987); Proakis y Manolakis(1998) entre otros. El punto es entonces mostrar informalmente la característicaesencial para este proyecto del sensor; sensibilidad, y describir los tipos detransductores que son usados generalmente cuando se quiere caracterizar señalespara su comparación con las normas.

233


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465465

MEDICION DE VIBRACIONESSENSIBILIDAD DEL SENSOR

Para la unidad básica de medición de vibraciones, la unidad sísmica (sistema deun grado de libertad con amortiguamiento), se pueden describir tres tipos desensibilidad: 1) Sensibilidad al desplazamiento. 2) Sensibilidad a la velocidad y 3)Sensibilidad a la aceleración. Debido a la relación analítica entre eldesplazamiento, la velocidad y la aceleración, un instrumento que registra unavariable, necesariamente registra las otras. La sensibilidad del sismógrafo debeescogerse para producir una señal útil de las vibraciones. En este proyecto seutilizaron sismómetros con sensibilidad a la velocidad, que son los másadecuados por ser los recomendados en las normas internacionales.

La unidad sísmica, base de muchos instrumentos de medición de vibraciones, esl i ó t l l d ll d d i f í d l í t


el sismómetro, el cual puede ser llamado de varias formas así: desplacímetro,velocímetro (geófonos en geofísica o genéricamente sismómetros en sismologíae ingeniería) y acelerómetro. Estos términos conducen al hecho que lasensibilidad del sensor es constante respecto al parámetro dado sobre un rangode frecuencias del movimiento del sueño, pero no significa que no hayarepuestas instrumental de los otros parámetros del movimiento.

466466

MEDICION DE VIBRACIONESTIPOS DE TRANSDUCTORES

Por otro lado los transductores, los cuales convierten el movimientoen una señal eléctrica, dependiendo de la sensibilidad(desplazamiento, velocidad o aceleración) pueden ser:

Transductor de desplazamiento: Sistema capacitivos.Transductores de velocidad: Sistemas electromagnéticos.Transductores de aceleración: Sistema piezoeléctricos

y capacitivos.

C l difi i ibl ti ti d lid


Con algunas modificaciones es posible convertir un tipo de salida enotro parámetro diferente al originalmente propuesto. Para el desarrollode este proyecto se utilizo un transductor de velocidad, que es el masadecuado debido a la intención de medir velocidades.

234


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467467

MEDICION DE VIBRACIONESSITIOS DE MEDICION

Los sitios de medición recomendados por las normas internacionales de manejode vibraciones pueden resumir en:

Representativos: Lugar en donde las condiciones geológicas (como eventualesmodificadores de la vibración) son las mas comunes.

Ubicación: El sitio más cercano a la fuente de vibración donde esteubicado una edificación.

Importancia: Lugar donde se encuentre un edificación de interés, porejemplo una edificación histórica.


Los sitios escogidos para las mediciones en este proyecto entran en una o masde estas categorías, por ejemplo: la iglesia de Mulaló es una edificación deinterés- monumento histórico y adicionalmente un lugar representativo de laregión.

468468

EQUIPOS DE MEDICIONOSSODAS


235


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469469

EQUIPOS DE MEDICIONINSTANTEL MINIMATE PLUS


470470

EQUIPOS DE MEDICIONESPECIFICACIONES DEL INSTANTEL

MINIMATE PLUS


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471471

INSTANTEL MINIMATE PLUSLOCALIZACION DEL EQUIPO

Presión de aire

++

V

Microfono

Vibraciones del suelo

MiniMate Plus --

-

+TV

L


Evento

Vibraciones del sueloV = VerticalT = TransversalL = Longitudinal

Las flechas indican los movimientos detierra positivos y negativos representadosen ondas creadas por el MiniMate Plus.

472472

INSTANTEL MINIMATE PLUSVIBRACION EN 3D

Las flechas indican un positivo y negativo movimiento de tierra representado por ondas creadas en el MiniMate Plus.

+

-

+

-

du

cid

a d

e la

señ

al

Geófono Longitudinal (L)

Geófono vertical (V)


+

-Po

lari

dad

ind

Tiempo

Geófono transversal (T)

237


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473473

INSTANTEL MINIMATE PLUSTECLAS PARA MEDICION

charging

Test StartMonitorSetupsCancel Option

Ready to MonitorBattery: E - - - - - - - - - - F

Jan 25 99 12:05:23Hold *=Off =Events

VentanaPrincipal

Información de ayuda en línea


Monitor

Press On/Off*

474474

INSTANTEL MINIMATE PLUSEJEMPLO DE ALGUNAS FUNCIONALIDADES

*Enter

- Turns monitor on or off.- Chooses menu options and saves choices.- Enter password to exit monitor mode.

- Enters monitor mode.Start

Monitor

- Displays menus to setup the monitor for event recording including:

RecordMode

NotesFormat

Timer Mode DailySelf Check

Sensorcheck MeasurementSystem

BasicChannels

(Channels)

BasicChannels

(Mics)

MicrophoneType

JobNumberFormat

JobNumber

ScaledDistance Time

SampleRate

StorageMode

MaximunGeo

Range

TriggerSource

GeoTriggerLevel

Histogram Combo Record Mode

Histogram Record Mode

RecordTime

HistogramInterval

RecordStop Mode

RecordTime

HistogramInterval

MicTriggerLevel

Date

Setups


MicUnits

ViewEvents

DeleteAll

Events

PrintEventList

PrintSelected

Event

PrintAll

Events

UploadOne

Event

UploadAll

Events

CopyBMIIINotes

- Moves you through event menu choices. Provides the following functions from the Main Window:

GeophoneType

Geo AlarmLevel

Mic AlarmLevel

SerialConnection

ModemBaud Rate

CallHome

CallHomeTest

BeepWhen

Triggered

+Self-Check System (Channels) (Mics)

yp

Setups

238


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475475

REGLAMENTACIONPaís de procedencia Nombre de reglamentación Fecha de expedición

Alemania DIN 4150 1975

Brasil CETESB D7.013 1978

Escocia PAN 50 2000

EEUU- Federal USBM RI8507 1980

EEUU- Federal OSM 817.67 1983

España UNE 22-381-93 1993

Francia Recomendaciones GFEE 2001

Internacional ISO 4886 1990

Italia UNI 9916 1991

Nueva Zelanda NZS 4403 1976


Portugal NP 2074 1983

Reino Unido BSI 6472 1992

Reino Unido BSI 7385 1993

Sueca SS 460 48 46 1991

Suiza SN 640 312a 1992

476476

VALORES INDICATIVOS NORMA PAN50, ESCOCIA

Resumen de los valores indicativos de la PAN50

Campo de aplicación Vibraciones en el suelo producidas por voladuras peroCampo de aplicación …………….. Vibraciones en el suelo producidas por voladuras, perotambién presión acústica, ruido, polvo y eyección derocas.

Variables medidas ………………….. Velocidad pico en cada componente mm/s].

Valores indicativos …………………De 6 a 10 mm/s en el 95% de las voladuras en unperiodo de 6 meses, para voladuras individuales nodebe ser superior a 12 mm/s. Adicionalmente valoresen los que se pueden producir daños

Sensores utilizados ……………… Sensores de tres componentes que registren velocidad.


Se so es ut ados Se so es de t es co po e tes que eg st e e oc dadSitio de medición ………………… Sobre el suelo, cerca de la fachada mas cercana al sitio

de voladura, cuando hay quejas también se realizanmediciones dentro de la estructura.

Particularidad ……………………… Define velocidades mínimas

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477477

VALORES PPV NORMA PAN50, ESCOCIA

Valores de velocidad de partícula pico asociados con diferentes tipos de daños en la norma PAN50 Anexo D – Escocia

)/(I di tiV lTipo de daño Características

Cosmético

Formación de grietas finas,crecimiento de grietas existentes enestuco, paredes delgadas omortero.

15 mm/s

20 mm/s

50 mm/s

Menor

Formación de grietas largas,perdida o caída de superficies de

t i t bl d30

/40

/100

/

Hz 15 >15 4 4<

)/(

HzHz

smmsIndicativoValores


estuco, grietas en bloques deconcreto y ladrillo-

mm/s mm/s mm/s

estructural Daño en elementos estructurales.60

mm/s80

mm/s200

mm/s

478478

VALORES INDICATIVOS NORMA OSM 817.67 EUA

Resumen de los valores indicativos de la norma OSM 817.67

Vibraciones en el suelo producidas porCampo de aplicación

Vibraciones en el suelo producidas por voladuras en minas de carbón.

Variables medidas

Velocidad de partícula pico[mm/s] en cadacomponente o velocidad resultante picomm/s] del arreglo tridimensional desensores.

Valores indicativos25.4 mm/s a distancias entre 100 y 1500 m y19.0 mm/s para distancias superiores.

Sensores utilizadosSensores de tres componentes que registren


Sensores utilizadosvelocidad.

ParticularidadNo es autosuficiente, necesita de la USBMRI8507 cuando se necesite utilizar lafrecuencia en el análisis.

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479479

RESUMEN NORMA UNE 22-381-93, ESPAÑA

Resumen de la norma UNE 22-381-93 (ESPAÑA)

Campo de aplicación Vibraciones producida por voladuras

Máxima velocidad pico en las componentes ortogonales en mm/s] yVariables medidas

Máxima velocidad pico en las componentes ortogonales en mm/s] yfrecuencia en Hz.

Sensores utilizadosSensores de tres componentes que registre velocidad (preferiblemente).Desplazamiento o aceleración; respuesta lineal del equipo en el rango 2 a200 Hz, capacidad de detección de niveles pico de al menos 1 a 100 mm/s.

Ubicación sensoresSobre el suelo cercano a la(s) estructuras que van a estar sometidas a lasvibraciones.

FuerteCubre gran cantidad de tipos estructurales; por medio de un procedimientosencillo se puede determinar el tipo de estudio de vibraciones requerido porel proyecto.


p y

smmHz

smmHz

smmHz

/10075>

/100207515

/20152

480480

PPV DE LA NORMA UNE 22-381-93, ESPAÑAValores de velocidad máximos en mm/s y frecuencias para la prevención de daños

según la norma española UNE 22-381-93

Tipo de estructura

i. Edificios y naves industrialesligeras con estructuras de 20 0 212 100

75 > 7515 152

)(a

HzprincipalFrecuencia

. VelDespVel cb

ligeras con estructuras dehormigón armado o metálicas.

20 0.212 100

ii. Edificios de viviendas, oficinas,centros comerciales y de recreo,cumplimiento la normativaespañola. Edificios y estructurasde valor arqueológico,arquitectónico o histórico que porsu fortaleza no presenten especialsensibilidad a las vibraciones

9 0.095 45


sensibilidad a las vibraciones.

iii. Estructuras de valor arqueológico,arquitectónico o histórico quepresenten una especialsensibilidad a las vibraciones porellas mismas o por elementos quepudieran contener

4 0.042 20

241


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481481

NORMA ISO 4855 DE 1990

Aspectos importantes en la reglamentación ISO 4855 de 1990

Campo de aplicaciónVibraciones en general (voladuras, tráfico, hincado,maquinaria, etc.) excluyendo vibraciones acústicas.

Depende del campo de aplicación, pero en generalVariables medidas

Depende del campo de aplicación, pero en generalaceleración o velocidad, frecuencia y duración de laoscilación.

Valores indicativos No aplica.

Sensores utilizadosRecomienda acelerómetros o sensores que midanvelocidad (geófonos), dependiendo del tipo de aplicación

Ubicación sensoresEn el suelo cerca a estructuras sometidas a vibraciones ydado el caso sobre la estructura


dado el caso sobre la estructura.

Fortalezas

Son lineamientos muy generales basados en principiosbásicos, que sirven de guía en el momento de elaborar unanorma o al realizar un trabajo en el área de vibraciones.

Debilidades No provee valores indicativos.

482482

NORMA SUIZA SN 640 315A, 1992

Aspectos importantes en la reglamentación Suiza

Campo de aplicaciónVibraciones por voladuras, maquinaria, equipo deconstrucción, trafico en carreteras y ferroviario.

Velocidad resultante de partícula pico mm/s] frecuencia de laVariables medidas

Velocidad resultante de partícula pico mm/s] , frecuencia de lavibración Hz] relacionada con la componente de máximavelocidad, adicionalmente la cantidad de sacudidas

Sensores utilizadosTres componentes ortogonales de sensores que registrenvelocidad en mm/s con un rango lineal entre 5 y 150 sobre laestructura.

Ubicación sensores Sobre la estructura

FortalezasBrinda criterios para definir daño no estructural fisuras en

t í D fi f i d l li it i


Fortalezas mampostería. Define una frecuencia de las solicitaciones.

smmHz>

smmHz

smmHz<

/ 5.222

153060

/ 152

10206030

/ 2.112

21

71530

242


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483483

RESUMEN NORMA USBM RI8507, EUA

Resumen de la USBM RI8507

Campo de aplicación Vibraciones producidas por voladurasCampo de aplicación Vibraciones producidas por voladuras

Variables medidasVelocidad de partícula pico mm/s], frecuenciaasociada a la máxima velocidad pico Hz]

Sensores utilizadosSensores de tres componentes que registrenvelocidad

Debilidades

Valores debajo de los 4 Hz no fueron comprobados.Las mediciones se realizaron con una distanciaescalada aparentemente constante Son únicamente


escalada aparentemente constante. Son únicamenteaplicables a viviendas.

smmHz

smmHz

/ 7.12 10 6.2

/ 7.125 6.21

smmHz

smmHz

/ 8.50 100 04

/ 8.507.12 4010

484484

RESUMEN DE VELOCIDADES MAXIMAS

50

100

]

5

10

Vel

oc

idad

[m

m/s

]

UNE 22-381PAN50

SN 640 312a

DIN 4150 (1999) SS 460 48 46USBM R

i8507


1 5 10 50 100

Frecuencia [Hz]

1

243


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485485

TIPOS DE ANALISIS 1) Análisis como vibraciones armónicos en registros análogos: Este

grupo asume que el movimiento del suelo causado por una voladura, yregistrado en medios análogos, se, halla en estado sinusoidalestacionario en el intervalo de interés de la señal. La amplitud máximay la frecuencia asociada puede ser hallada entonces por simpley la frecuencia asociada puede ser hallada entonces por simpleinspección de la señal. Una descripción detallada y ejemplos delmétodo se encuentra en Bollinger (1980) y Dowding (2001).

2) Análisis como vibraciones transitorias en registros análogos: Si laprimera llegada de vibración es una onda impulsiva y es a la vez elmáximo de la señal, y dado que la curva de magnificación dinámica delos sensores es basada en la respuesta del estado estable del sensor,l i f ió d ib ió i t d h id t f d i l ñ l


la información de vibración registrada ha sido transformada; si la señales análoga y no se puede realizar corrección instrumental, entonces elmétodo utilizado consiste en medir la amplitud y la frecuencia de laseñal en el máximo y luego realizar correcciones de las variables pormedio de ecuaciones (función de corrección instrumental)preestablecida para el sensor (Bollinger, 1980).

486486

TIPOS DE ANALISIS

3) Análisis digital de señales: En este grupo se encuentran lastécnicas de procesamiento que se aplican a señales digitalescon el fin de encontrar algunos parámetros relevantes o paracon el fin de encontrar algunos parámetros relevantes o paracorregir la señal. Entre estas técnicas están: filtrado, análisis deFourier, reconocimiento de tipo de ondas, integración yderivación numérica, etc.

4) Respuesta espectral: este es el mismo método utilizado endinámica de estructuras, en el cual se encuentra la respuestamáxima de una serie de sistemas estructurales de un grado de


máxima de una serie de sistemas estructurales de un grado delibertad bajo el efecto de una vibración temporal; Chopra (2001)es una referencia aconsejable sobre el método, y la aplicaciónen vibraciones por voladuras se encuentra en Dowding (2001).

244


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487487

FORMA DE UNA ONDA PARA EL ANALISIS ARMONICO Y TRANSITORIO

tiempo

vel

oci

da

d

2A

T

A


v A

T2_

488488

ESTIMACION DE LA VELOCIDAD

a

nortevert

.

Tiempo

verticalb

norte

Tiempo0.5 s

este

d s

nov

este


Sumavectorial 3DV

elo

cid

ad

0.5

mm

/ s

c

Sumavectorial Horizontald

245


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489489

ESTIMACION DE LA VELOCIDAD

222 )()()()( tstststs EZLres )()()()( EZLres

22 )()()( tstsths ELres


222 ))(())(())(( tsmáxtsmáxtsmáxs EZLm

490490

ANALISIS DE SEÑAL COMPLEJA

a

Tiempoao

b

Trans. Fourier

1/Fo


Frec.

b

0

a /2o

246


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491491

FRECUENCIA INSTANTANEA

Frecuenciainstantánea

Ancho de bandaitu

d b

a

Ancho de bandainstantáneo

Frecuencia

Am

pl


)t(ie)t(A)t(s

Tiempo

492492

SOFTWARE BLASTWARE (INSTANTEL)CONEXION SISMOGRAFO CON LAPTOP

PC or Laptop

Blastmate III to PCConnecting Cable(Part No. 712A2301)

BLASTMATE III

9 to 25 Pin AdapterAs required

(Part No. 312-0007)

Minimate Plus

BLASTMATE III

PC or Laptop

Bl t t III t PC


Blastmate III to PCConnecting Cable(Part No. 712ª2301

9 to 25 Pin AdapterAs required

(Part No. 312-0007)

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493493

SOFTWARE BLASTWARE (INSTANTEL)GESTION DE DATOS

Barra Event ManagerBarra BlastwareMenú Blastware


Tipo de unidad Directorio Lista de sucesos

494494

SOFTWARE BLASTWARE (INSTANTEL)FORMA DE ONDAS

Forma de ondas en el informe con muestra del canal de prueba no seleccionada

Vert

Long

MicL 0.0

0.0

0.0


-0.20 0.0 0.20 0.40 0.60 0.80 1.0

Tran 0.0

Escala de tiempo: 0.10 s/div. Escala de amplitud: Geo: 20.0 mm/s/div. Mic: 20.0 pa(L)/div.

Disparador =

248


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495495

SOFTWARE BLASTWARE (INSTANTEL)RESULTADOS CON REFERENCIA A NORMAS


496496

SOFTWARE BLASTWARE (INSTANTEL)ANALISIS AVANZADO


249


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497497497

BIBLIOGRAFIA


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VIDAL NAVARRO TORRES Y CARLOS DINIS DAGAMA Ingeniería Ambiental Subterránea y Apicaciones


GAMA. Ingeniería Ambiental Subterránea y Apicaciones.CETEM/CNpq/CYTED, Rio de Janeiro 2012, Pág. 610,http://www.cetem.gov.br/livros.php

Documents

74044_MATERIALDEESTUDIOPARTEIXDiap455-500