INFORME DE PRACTICA MINA SAN JOSE
PRESENTADO POR:
GILMA ELENA VIVARES Código: 1180694 EDITH PAOLA SUAREZ Código: 1180899 NELLY MARCELA HERNANDEZ Código: 1180911
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA DE MINAS SAN JOSE DE CUCUTA 2017
INFORME DE PRACTICA MINA SAN JOSE
PRESENTADO POR: GILMA ELENA VIVARES Código: 1180694 EDITH PAOLA SUAREZ Código: 1180899 NELLY MARCELA HERNANDEZ Código: 1180911
PRESENTADO A: ING. YESID CASTRO DUQUE
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA DE MINAS SAN JOSE DE CUCUTA 2017
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN....................................................................................................................................... 6 1.
RESUMEN ........................................................................................................................................ 7
2.
OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 8
3.
2.1.
OBJETIVO GENERAL................................................................................................................. 8
2.2.
OBJETIVOS ESPECIFICOS.......................................................................................................... 8
GENERALIDADES ............................................................................................................................. 9 3.1.
UBICACIÓN. ............................................................................................................................. 9
3.2.
GEOLOGIA. ............................................................................................................................ 10
3.3.
LABORES MINERAS................................................................................................................ 13
3.3.1.
Labores de Acceso y Desarrollo. ................................................................................... 13
3.3.2.
Labores de Preparación. ............................................................................................... 13
3.3.3.
Método de Explotación. ................................................................................................ 13
3.4.
SERVICIOS MINEROS. ............................................................................................................ 14
3.4.1.
Iluminación.................................................................................................................... 14
3.4.2.
Desagüe......................................................................................................................... 14
3.4.3.
Sostenimiento. .............................................................................................................. 15
3.4.4.
Transporte. .................................................................................................................... 15
3.5.
OPERACIONES UNITARIAS..................................................................................................... 15
3.5.1.
Arranque. ...................................................................................................................... 15
3.5.2.
Cargue. .......................................................................................................................... 15
3.6.
SEGURIDAD. .......................................................................................................................... 16
3.6.1.
Estadísticas de Accidentes. ........................................................................................... 16
3.6.2.
Señalización................................................................................................................... 16
3.7.
MAQUINARIA Y EQUIPOS ...................................................................................................... 16
TOMA DE DATOS ................................................................................................................................... 19 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES................................................................................................ 26 Conclusiones. .................................................................................................................................... 27 Recomendaciones............................................................................................................................. 27 REFERENCIAS......................................................................................................................................... 29
INTRODUCCIÓN El día 22 de abril del año en curso, se llevó a cabo una visita de campo en horas de la mañana a la mina San José, ubicada en la vereda Cerro Tasajero, dentro del municipio de San José de Cúcuta, Norte de Santander, con el objetivo de poner en práctica todos los conceptos adquiridos en la formación de la carrera Ingeniería de Minas y sobretodo las bases teóricas dadas en la asignatura Ventilación de minas para así entender de manera más práctica la información suministrada por el docente en el aula de clase; durante el recorrido realizado, se pudo observar y realizar un análisis de todo lo relacionado a las diferentes labores mineras, además del sistema de explotación utilizado y los servicios mineros con los que esta cuenta. Para realizar un análisis más crítico sobre la visita, teniendo en cuenta que el enfoque principal era la ventilación, se hizo necesario obtener tomas de datos con diversos equipos de todo aquello que pone en riesgo o altera una ventilación adecuada, tal como lo es la concentración de gases, variaciones de temperatura, caudal de aire, humedad relativa, velocidad con la que circula en aire, y demás datos que más adelante serán base del desarrollo del presente informe.
1. RESUMEN La visita a la Mina San José, se realizó con la intensión de poder poner en práctica todo lo relacionado a lo hecho en el laboratorio de ventilación que posee la Universidad Francisco de Paula Santander, esto, mediante el uso de equipos como el sicrómetro, termohigrómetro y el anemómetro con los que se tomó diversa cantidad de datos para realizar un análisis más profundo de las condiciones en las que se encuentra la mina; además de esto se caracterizó y se tomó información de los equipos que esta posee y se hizo un recorrido provechoso para alimentar el conocimiento del estudiante sobre el área de estudio. Durante el recorrido se contó con la ayuda de un acompañante que proporciono cualquier tipo de información que fue requerida y colaboro como guía durante la visita a la mina, se ingresó por el nivel 0, vía peatonal, yendo hacia el tambor 1 a 60 metros con proyección al inclinado 7 y bajando hasta el nivel 5 aproximadamente a 550 metros de profundidad, se visualizaron los diferentes ventiladores y en donde fue posible se realizaron aforos de ventilación utilizando el anemómetro y además de esto en cada nivel se tomaron datos proporcionados por el sicrómetro y el termohigrómetro tales como temperatura seca, temperatura húmeda, temperatura de roció y humedad relativa, como dato curioso también se pudo observar que en algunos tramos donde existe ventilación natural, el termohigrómetro se disparó debido a que la humedad relativa en el lugar era demasiado alta, acercándose al 100%. Al ascender por el mismo lugar por donde se entró y llegar a superficie, se pudo ir a visualizar en el inclinado 4 un ventilador centrifugo de potencia y consumo alto, tal que es necesaria la ayuda de dos compuertas para su funcionamiento y tiene la ventaja de poseer un variador de velocidad, luego se puso observar las demás instalaciones que posee la mina y a eso del mediodía se dio por terminada la práctica. 7
2. OBJETIVOS 2.1.OBJETIVO GENERAL. Conocer el funcionamiento de los equipos presentes en la mina San José para realizar un diagnóstico de la situación actual de ésta, mediante instrumentos proporcionados por el laboratorio de la Universidad Francisco de Paula Santander.
2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS.
Realizar toma de datos con los diferentes equipos llevados a la práctica de campo.
Identificar las fortalezas y falencias presentadas durante la visita a la mina.
Conocer las condiciones actuales de la mina de acuerdo a la toma de datos y el cálculo
de rendimiento de los ventiladores.
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3. GENERALIDADES 3.1.UBICACIÓN. La mina se encuentra ubicada en la vereda Cerro Tasajero, en San José de Cúcuta, departamento de Norte de Santander, para acceder a la mina se toma la vía que de Cúcuta conduce al corregimiento de San Faustino a una distancia de 7 kilómetros, llegando a la finca La Viaguala de la cual parte un carreteable de aproximadamente 8 kilómetros hasta mina.
Localización de la mina San José. Fuente. Informes De Ventilación Anteriores, 2016
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Localización de la mina San José Fuente. google maps, 2017.
3.2.GEOLOGIA. En la zona de Cerro Tasajero se puede observar una serie de formaciones tales como: Catatumbo (Ksct), Barco (Tpb), Cuervos (Tplc), Mirador (Tem), Carbonera (Tec), León (Tol) y Depósitos recientes (Q), pero el consorcio minero San José está posicionado sobre el flanco normal del anticlinal Tasajero, donde afloran las formaciones Los Cuervos, Mirador y Carbonera.
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Formaciones geológicas en el Cerro Tasajero. Fuente: Informes De Ventilación Anteriores, 2016. Además de esto se ha podido establecer que sobre este flaco existen 3 mantos de carbón: manto 10, manto 20, manto 30 con la siguiente descripción:
Manto10: Existencia de carbón opaco, blando, pulverulento, con espesores aproximados de 0,46m a 0,51m.
Manto 20: Localizado a aproximadamente 25m encima de manto 10, posee 3 segmentos de carbón con 2 intercalaciones y espesores de 1,20m a 1,70m
Manto 30: Localizado a 30m por encima de manto 20, es un carbón semibrillante, duro, algo pulverulento, con espesor entre 0.65 m y 0.80m.
En esta zona de la región se conocen fallas tales como: la falla Tasajero, Presidente, Agua Blanca, Oripaya, Las Albaricas, La Jaguala. (GÓMEZ HERNÁNDEZ, José Luís y CÁCERES SANTOS, Jhon Jairo., 2009)
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Columna estratigráfica. Fuente: Informes De Ventilación Anteriores, 2016.
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3.3.LABORES MINERAS. 3.3.1. Labores de Acceso y Desarrollo. Actualmente la mina San José se encuentra en funcionamiento, se hace acceso a ella mediante los inclinados 3,5 y 7; mientras que los inclinados 4 y 6 son usados para servicios mineros. El desarrollo se realiza mediante los 3 primeros inclinados en carbón nombrados, los cuales se separan a una distancia de 1000m. El buzamiento promedio de los 3 inclinados es aproximadamente de 20º.
3.3.2. Labores de Preparación. La preparación se hace por medio de tambores y sobreguías, intercomunicados entre sí para obtener un buen circuito de ventilación, los tambores tienen una separación de 30m centro a centro, y las sobreguías cada 31m aproximadamente de igual manera centro a centro entre vías, conformando así pilares de 30x30m, el ancho de los tambores es de 1,80m y las sobreguías de 2, lo que son los tambores se hacen en sentido contrario al buzamiento o paralelos a los inclinados , y las sobreguías en dirección del rumbo ósea perpendicular a los inclinados.
3.3.3. Método de Explotación. Se usa el método de cámaras y pilares, el método consiste en abrir las vías de preparación correspondientes a sobreguías y tambores que definirán pilares con dimensiones entre 30m x 30m. El sentido de la explotación se realiza en avance y el sentido de arranque es paralelo al buzamiento, de tal forma que permita almacenar la roca de la intercalación dentro de la misma labor, movilizando el estéril al espacio vacío dejado en el arranque.
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Esquema de explotación. Fuente: Informes De Ventilación Anteriores, 2016.
3.4.SERVICIOS MINEROS. 3.4.1. Iluminación. En la mina la energía eléctrica proviene de una línea de electricidad que está ubicada en el corregimiento de san Faustino llegando a un transformador del taller de la mina y es dirigida hacia las bocaminas, en cuanto a la iluminación dentro de la mina se hace por medio de lámparas de batería de seguridad con las que cuenta cada trabajador.
3.4.2. Desagüe. El desagüe se hace por medio de electrobombas, dentro de la mina existen unas tanquillas distribuidas en las subguías cada 100m en donde el agua de los inclinados cae a estas, luego el agua es bombeada hasta la superficie y después es llevada al campamento principal donde es tratada para el posterior uso en el aseo del campamento y aseo del personal. Para evitar la filtración de agua al interior de la mina existen cunetas alrededor de las bocaminas.
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3.4.3. Sostenimiento. Se pudo observar que el tipo de sostenimiento usado en la mina es mediante la entibación con puertas alemanas de corte sencillo y tacos en madera, además se pudo ver que se estaba implementando el sostenimiento mediante pernos de anclaje, cabe resaltar que durante la visita se vio en ciertos lugares que la madera que sirve de soporte está en muy malas condiciones.
3.4.4. Transporte. El transporte del carbón desde el interior de la mina hasta superficie es mediante los inclinados 3 y 5 en los cuales hay unos coches de 1 ton en donde el carbón arrancado es transportado a una tolva interna para sacarlo por medio de un malacate de motor diésel de 360hp de potencia.
3.5.OPERACIONES UNITARIAS. 3.5.1. Arranque. El arranque se hace por medio de explosivos en el cual se realiza en forma selectiva, primero la capa superior del manto, luego la intercalación y finalmente la capa inferior, y en algunos casos se invierten dicho orden, teniendo como referencia el espesor de la intercalación que no es constante, y así mismo las condiciones de techo.
3.5.2. Cargue. El cargue se realiza manual en el frente de explotación por medio de palas.
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3.6.SEGURIDAD. 3.6.1. Estadísticas de Accidentes. 3.6.2. Señalización. La mina San José posee con la respectiva señalización en los trabajos subterráneos y en superficie. La señalización está hecha con material reflectivo en todas las áreas de trabajo y sobre todo en las vías de transporte, con el fin de que visiblemente sea fácil ubicar los mensajes y su contenido. Además, existe comunicación con superficie desde el interior de la mina, por medio de timbres; los cuales solo pueden ser operados por el personal autorizado.
3.7.MAQUINARIA Y EQUIPOS
Tolvas internas
Una tolva es un equipo de almacenamiento de mineral ya sea grueso o fino, la cual se compone de dos partes: Una sección convergente situada en su parte inferior a la que se conoce como boquilla, la cual puede ser de forma cónica o en forma de cuña, y Una sección vertical superior que es la tolva propiamente dicha, la cual proporciona la mayor parte del volumen de almacenamiento de mineral. (gallar, 2014). La mina San José, para su almacenamiento temporal posee 2 tolvas interna con capacidad de 60 toneladas, ubicada en el inclinado 7 que intercepta con la cruzada.
Ventilador Axial
Son aquellos en los cuales el flujo de aire sigue la dirección del eje del mismo. Se suelen llamar helicoidales, pues el flujo a la salida tiene una trayectoria con esa forma. En líneas generales son aptos para mover grandes caudales a bajas presiones. Con velocidades periféricas medianamente altas son en general ruidosas. (Hicago Blower, s.f.) 16
En la mina se encuentra un ventilados axial de 15 hp con doble cuerpo – 2 motores de 7.5 hp ubicado en el nivel 1. Y otro de 3 hp ubicado en el nivel 5 con inclinado 7.
Ventilador centrifugo
Son aquellos en los cuales el flujo de aire cambia su dirección, en un ángulo de 90°, entre la entrada y salida. (gallar, 2014). En la mina el ventilador se ubica en el nivel 4 en superficie tiene una potencia de 60 hp.
Sistema de tracción – Malacate
Son máquinas de gran potencie utilizadas en las minas para et arrastre de carga, mediante el enrollamiento de un cable de acero alrededor de un carrete llamado tambor en complemento con el uso de un rastrillo. (sena). En superficie por el inclinado 7 se encuentra un malacate de un tambor con una potencia de 360 hp.
Coches o vagonetas
La mina cuenta con estos equipos de transporte, de dos distintas capacidades de 1 tonelada y de 2.5 toneladas.
4. VENTILACION 4.1.Equipos utilizados para los aforos.
Sicrómetro
Es un aparato utilizado para medir la humedad relativa o contenido de vapor de agua en el aire. (wikipedia, 2017).
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Termo higrómetro
Es un instrumento electrónico que es capaz de medir y mostrar la temperatura y la humedad relativa. Es lo suficientemente pequeño para ser portátil o de mano y suele utilizar baterías para su alimentación de energía. Los componentes miden la temperatura y la humedad a través de los cambios en la resistencia eléctrica y muestra de forma continua las medidas en una unidad de pantalla (Trujillo, s.f.)
Anemómetro análogo
Es un Instrumento que ofrece la lectura de la velocidad del aire en unidades de ft3/min.
4.2. Cuadro descriptivo de los ventiladores.
Equipo
ventilador 1 nivel 5
ventilador 2 nivel 1
Foto
Marca o Referencia
Eléctrico Exd siemens
Industrias el tigre
Capacidad
3 HP
15 Hp
Tipo
Características
Axial
se maneja con un voltaje de 440 voltios y 3800 revoluciones por minuto
Axial
El ventilador se divide de dos motores de cada uno de 7,5 hp
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ventilador 3 en superficie
60 HP
Kaeser alemán
Compresor
60 hp
Centrifugo
Intensidad de 3.5 amperios y 1800 revoluciones por minuto presión Max ; 103 psi, presión mínima de 93 psi
TOMA DE DATOS
Inclinado 7 Nivel 5 (Frente) Q=V*A (m^3/seg) 0,83 VELOCIDADES (Ft/Min) V1 9020 V2 8468 V3 9572 V4 9000 V5 9954 Vprom 9202,8 Vprom(m/seg) 46,75
Diámetro de ducto 0,15 Área (m^2) 0,018 9:05AM HORA DE MEDICION Humedad Relativa 88% Temperatura de Roció (ºC) 27,8 Temperatura Seca (ºC) 29,6 Temperatura Húmeda(ºC) 28,6 NOTA: Hay saturación de vapor de agua
Ts= 29,6ºC+273,15 Ts=302,75ºK
Pb=
760∗(1−0,0065∗ ,+),
760∗(1−0,0065∗ ,+,),
Pb=
Pb=696,33mmCHg
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,∗
W= + W=
,∗, +,
W= 1,063 Kg/m3
∗
V=
)∗ ,(,Kg/m
46,75m/seg=
Hd= 118,41mmH20
HT=Hd+Hs NOTA: Se tomó Hs como cero porque no existían puertas de regulación.
HT=Hd HT= 118,41mmH20
∗
Putil=
,∗,/
Putil=
Putil= 0,96Kw Pero como este dato es para solo 1 ducto y como el ventilador es de dos cuerpos, el caudal deberá ser multiplicado x 2 para así obtener la eficiencia total
Putil = 1.927 con los dos ductos.
Pabsorbida =
∗∗∗√ ∗,∗,∗√ Pabsorbida = Pabsorbida= 2,4Kw
= 20
N=
, ∗100 ,
N= 40% con un solo ducto N = 1.927 /2.4 * 100 = 80.29 % con los dos ductos.
Inclinado 7 Nivel 5 (Sur) Q=V*A (m^3/seg)
0,19 0,15
VELOCIDADES (Ft/Min)
Diámetro de ducto 0,23
V1
2202 Diámetro Interno 0,37
V2
2421 Diámetro Externo 0,017
Vprom Vprom(m/seg)
2311,5 Área NOTA: Se inyecta aire limpio desde el 11,74 inclinado 7
Ventilador
Datos: Velocidades; 2204 ft/min 2421 ft/min Ts: 28.9 °C Diámetro: 14.5 cm --- 0.145 m
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Calculo: Velocidad promedia: 2312.5 ft/min ----- 11.74 m/s Área de la sección del ventilador:
= (0.145) = 0.0165 Caudal:
= ∗ = 11.74 ∗0.0165 = 0.193 Calcular presión dinámica despejando la fórmula de velocidad;
= ∗∗ ∗ = .+
= 760(1−0.0065∗ .+ = 760(1−0.0065∗ . +.℃ = 696.18 ℎ = .∗. +.℃ 22
= 2.31 11.74 = ∗./∗ . = 16.22 ℎ2 Para determinar la presión total suponemos que la presión cinemática es cero (0) lo cual queda que la presión total:
= Ht = 16.22 mmcH2O Con la presión total se calcula la potencia útil y se realiza el cálculo de la potencia absorbida;
. ∗. / = 0.0306 = ∗ ; √ ; ()∗(.)∗.∗√ = 2.40 = ∗∗cos∗ ∗100 ; . ∗100 = 1.275 % = .
Caudal total requerido
Qt = Q1 Q2 1 = ∗ caudal requerido para el personal N = # de personas bajo tierra q = caudal requerido por persona teniendo en cuenta el decreto 1886 que establece, si es menor a 1500 msnm el caudal es de 3 m3/min y si es mayor será de 6 m3/min 23
) 1 = 15 (3 min
1 = 45 3/ Q2 = caudal requerido por tonelada de producción
2 = ∗ U = norma de aire por tonelada de producción diaria expresada en (m3 /min.) varia de un rango de 1-1.7 m3/min T = Producción diaria en toneladas. En la mina las producciones por mes son de 6000 ton
∗ 214.28 / 2 = 1.7 2 = 364.27 = 409.276 AFOROS REALIZADOS EN LAS DIFERENTES ESTACIONES Aforo Bocamina ENTRADA Humedad Relativa Temperatura de Roció (ºC) Temperatura Seca (ºC) Temperatura Húmeda(ºC) Tbs (ºC) HORA DE MEDICION
69% 21 27,1 22,7 26,5 7:22AM
24
Aforo INCLINADO 7, NIVEL 1, TAMBOR 1 (NORTE) Humedad Relativa 72% Temperatura de Roció (ºC) 23 Temperatura Seca (ºC) 28,6 Temperatura Húmeda(ºC) 24,5 Tbs (ºC) 27,3 HORA DE MEDICION 10:34AM
Aforo INCLINADO 7, NIVEL 2, TAMBOR 1 (NORTE) Humedad Relativa
70%
Temperatura de Roció (ºC)
23,5
Temperatura Seca (ºC)
29,3
Temperatura Húmeda(ºC)
25,1
Tbs (ºC)
28,5
HORA DE MEDICION
10:16AM
Aforo INCLINADO 7, NIVEL 3, TAMBOR 1 (NORTE) Humedad Relativa
70%
Temperatura de Roció (ºC)
23,4
Temperatura Seca (ºC)
28,5
Temperatura Húmeda(ºC)
25,1
Tbs (ºC)
29,4
HORA DE MEDICION
10:07AM
Aforo INCLINADO 7, NIVEL 4, TAMBOR 1 (NORTE) Humedad Relativa
73%
Temperatura de Roció (ºC)
23,9
Temperatura Seca (ºC)
28,7
Temperatura Húmeda(ºC)
25,8
Tbs (ºC)
29,5 25
ESQUEMAS DE VENTILACIÓN
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones. En el informe presentado se evidencia que se logró llevar acabo la aplicación de los diferentes equipos utilizados en el laboratorio a la práctica de la mina san José, observando así su manera de utilización y aprendiendo el manejo para la toma de datos proporcionando la información pertinente de que la ventilación utilizada en la mina es apta o no para los trabajadores y la realización de las operaciones mineras. Por medio de esta práctica se logró visualizar durante el recorrido realizado en la mina san José, la importancia de un adecuado estudio de ventilación el cual va a permitir que tanto los trabajares y las operaciones mineras que se lleven a cabo sean efectuadas de manera segura y propicien un ambiente amigable para la familia minera y para la buena impresión de sus visitantes.
Recomendaciones. A la mina San José ya antes mencionada se le realizara las siguientes recomendaciones que le permitirán mejorar de manera positiva: Se le recomienda a la mina, que realicen un estudio de ventilación en los niveles donde solo se está aplicando ventilación natural ya que en ciertas horas del día los caudales de aire se mantienen nulos y puede estar afectando el buen desempeño de trabajadores, maquinaria y concentración de gases, además en el decreto 1886 de 2015 está establecido que se debe implementar una ventilación mecanizada a toda mina y asegurar una entrada y salida de aire propicia, todo esto estipulado para cumplirse a máximo 6 meses de la expedición del decreto mencionado.
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Se le recomienda a la mina, que tengan en constante supervisión el sostenimiento debido a la perdida de resistencia cuando la madera se abomba y se pudre debido a las termitas y a la humedad que se encuentra en la mina, permitiendo así que sea segura para sus trabajadores y visitantes.
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REFERENCIAS
gallar, j. (6 de noviembre de 2014). scribd . Obtenido de https://es.scribd.com/document/245691772/TOLVAS-MINERIA GÓMEZ HERNÁNDEZ, José Luís y CÁCERES SANTOS, Jhon Jairo. (2009). Club de Ensayos. Obtenido de https://www.clubensayos.com/Temas-Variados/Mina-San-JoseCucuta/498605.html Hicago Blower. (s.f.). chiblosa.com. Obtenido de http://www.chiblosa.com.ar/spanish/herramientas/teoria_de_los_ventiladores.htm sena. (s.f.). Obtenido de http://banrepcultural.org: http://banrepcultural.org/sites/default/files/lablaa/ciencias/sena/mineria/mecanicaminas/modulo%2015/mecanica%20de%20minas%20m15%20-%20iv.pdf Servicio nacional de geologia y mineria. (2008). GUÍA METODOLÓGICA DE SEGURIDAD. santiago de chile : SERNAGEOMIN . Trujillo, D. L. (s.f.). blogspot . Obtenido de http://laboratorioquimico.blogspot.com.co/2013/10/que-es-un-termohigrometro-digital.html wikipedia. (17 de abril de 2017). wikipedia.com. Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Psicr%C3%B3metro
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