pared moldeada central angostura

8/10/2019 Pared Moldeada Central Angostura

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Pared Moldeada en la CentralHidroelctrica Angostura, Santa Brbara.

Edison Nez Nez

Universidad de Santiago de Chile, Estudiante de Ingeniera Civil en Obras [email protected]

Enrique Valenzuela MartnezUniversidad de Santiago de Chile, Estudiante de Ingeniera Civil en Obras Civiles

[email protected]

Esteban Jamett QuezadaProfesor Departamento de Obras Civiles, Universidad de Santiago de Chile

[email protected]

RESUMEN

La construccin de la Central Hidroelctrica Angostura, en la comuna de SantaBrbara, regin del Biobo, tiene dentro de sus caractersticas la construccin de msde 1500 m. de pared moldeada, la cual tiene como funcin restringir el flujo subterrneopresente en el estrato permeable para as disminuir las prdidas de agua. Este tipo depared inicia con la construccin de un muro gua para la excavacin que puede variarde 0,8 a 1,5 m de altura, posteriormente se realiza la excavacin pudiendo alcanzaralturas superiores a 100 m, de forma paralela se introduce el lodo bentonitico, y acontinuacin se procede a la instalacin de la armadura mediante gras, en ltima

instancia se inicia el proceso de hormigonado mediante tubos Tremie en conjunto conel retiro del lodo con bombas; este proceso se realiza de forma secuencial intercaladahasta lograr la longitud deseada.

Figura1: Central Angostura,Fuente: (RED BIOBO, 2014), ver referencias.


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2 Antecedentes geotcnicos y estructurales

Lo primero con que nos encontramos en cualquier estudio de suelos es el planode ubicacin de la obra.

La Central Hidroelctrica Angostura, seencuentra emplazada entre lascomunas de Santa Brbara y Quilacoen el punto en que se unen el rioHuequecura y el rio Biobo, regin delBiobo

Figura 2: plano de ubicacin central angostura.Fuente: (google), ver referencias.

Al tratarse de una obra de gran envergadura el estudio de mecnica de suelosresulta trascendental a la hora de plantearse la construccin de una paredmoldeada, teniendo esto en consideracin entregamos la siguiente tabla conmtodos de identificacin del suelo:

tem MtodoReconocimiento Inspeccin visual

TopografaInformes y mapas geolgicosDatos de obras ya realizadas

Exploracin Geofsica (refraccin ssmica)Calicatas: muestreo y pruebasSondajes: muestro y pruebas

Pruebas in situ Ensayos de penetracinSPTPruebas de veletaDeterminacin del nivel fretico:Medidas de presiones intersticialesPruebas de bombeoPruebas de cargaPruebas de compactacinEnsayos de agua


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Pruebas de laboratorio GranulometraLmites de a

AtterbergPrueba de consolidacinEnsayo triaxial

Tabla1: Estudios del terreno.Fuente: (Balladares, 1992), ver referencias.

En relacin al proyecto de la central con la informacin facilitada encontramos larealizacin de sondajes, sondajes elctricos, perfiles ssmicos y calicatas, con loscuales se procedi a trazar estratigrafas transversales al eje del ro.

Figura 3: estratigrafa de la zonaFuente: (Valencia), ver referencias.

De acuerdo a los sondajes realizados a lo largo del eje de la pared moldeada lostipos de suelos encontrados son: trumao encontrado en el estrato superficial conuna variacin entre 0,4 y 17 m y 3,7 m en promedio de profundidad, a continuacinse proceder a nombrar los tipos de suelos encontrados en la zona donde seconstruy la pared moldeada en pretil sur a excepcin del sector ms cercano a larepresa en el cual despus de una gruesa capa de trumao (17 m) se encontr conroca muy fracturada y meteorizada y roca sana. En las dems zonas del pretil surse encontraron estratigrafas similares las cuales solo varan en sus alturas,encontrndonos con depsitos fluviales antiguos, depsitos glaciolacustres, y rocacon diferentes grados de fracturacin, pasando por roca molida, muy,medianamente y poco fracturada, hasta alcanzar secciones de roca sana. Enrelacin a lo anterior es pertinente mencionar que la pared moldeada con su alturamxima de 55 m fue fundada en el estrato glaciolacustre.En relacin al nivel fretico este tuvo una variacin entre los 6 y 50 m deprofundidad (tambin se encontr en uno de los puntos de sondaje un nivel deagua surgente) y un promedio de 20 m, obtenidos mediante sondajes.

3 Consideraciones de Diseo

Requerimientos Relacionados a la Pared Moldeada4:

4(Valencia), ver referencias.


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-Permeabilidad: depende netamente de los materiales que componen la paredmoldeada, pero en general el orden de las permeabilidades va entre 10-5 y 10-8[cm/s].

-Deformaciones: para las deformaciones la pared moldeada deber ser capaz desoportar las siguientes solicitaciones: por el peso del muro del embalse, lasdeflexiones del suelo de fundacin producidas por el peso del muro del embalse yeventos ssmicos.

-Esfuerzo de compresin del material endurecido: debido a la alta deformabilidadque debe tener la pared moldeada, esta no tiene mucha capacidad de resistenciaa la compresin, pero a pesar de esto deber ser capaz de resistir: el peso de laestructura, los empujes del suelo y la erosin.

Requerimientos Relacionados a las Condiciones de Suelo5:

Las paredes moldeadas pueden ser construidas prcticamente en cualquier tipo

de suelo, adaptando sus materiales y forma constructiva a las diferentescaractersticas que se presenten.

-Propiedades fsicas y geolgicas del suelo: se determinaron los tipos de estratospor los cuales atravesara la pared, principalmente su permeabilidad, lo que influyedirectamente en la dosificacin del lodo bentonitico a utilizar en la excavacin.

-Cohesin y ngulo de friccin interna: se determinan principalmente para ver laestabilidad de la zanja, para posteriormente determinar la densidad y la viscosidaddel lodo. Tambin sirven para determinar el mejor tipo de maquinaria a utilizarpara la excavacin.

-Profundidad del estrato impermeable: esto es muy importante ya que, afectadirectamente el tipo de maquinaria que se utilizara y el espesor de los murospantalla que es importante para minimizar los des-alineamientos verticales durantela excavacin.

-Caractersticas hidrulicas: se deben realizar estudios de pozos mediantepiezmetros para determinar el nivel de napas y permeabilidad. Tambin se deberealizar un anlisis de agua para determinar si estas corresponden a aguassulfatadas o salinicas, y as ver la mejor composicin de los materiales de la paredmoldeada de manera que pueda resistir ataques qumicos.

Para poder lograr todas estas consideraciones, se debe rellenar la pared con unmaterial que sea capaz de deformarse con los estratos del suelo, con la finalidadde no generar fisuras, abertura de juntas o alguna condicin que haga disminuir laserviciabilidad de la pared moldeada, en caso de encontrarse con sueloshomogneos a lo largo de toda la pared moldeada y las variaciones del mdulo de

5(Valencia), ver referencias.


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elasticidad no sean considerables con la profundidad, se debern considerar unmdulo 4 o 5 veces mayor6.

Requerimientos en sello de fundacin:

Para poder llegar a la cota de fundacin, se debe ubicar el estrato Glaciolacustre,

ya que este corresponde a un estrato de limo de alta impermeabilidad, para estose realizaron investigaciones a rotopercusin con estratigrafas, en donde en lamayora de los casos se observ que este estrato alcanzaba espesores que vandesde los 25 a 100 m y donde se fund la pared moldeada a profundidad de 3 m.

Los diagramas estratigrficos muestran la profundidad a la cual se encontraba elestrato glaciolacustre, adems de todos los estratos intermedios que muestrandiferentes tipos de suelos, que van desde bolones grandes, gravas gruesas afinas, arenas gruesas a finas, arcillas y limos.

Para el caso del nivel fretico en la mayora de los pozos realizados este se

encontraba aproximadamente en la cota menos 20 m desde el nivel de terreno.

4 Caractersticas e Implementacin de la solucin

La funcin de la pared moldeada dentro del proyecto de la Central HidroelctricaAngostura es la de producir una barrera que contenga las aguas en el Pretil Sur,de forma de limitar los escurrimientos a travs del relleno fluvial. Su profundidadmxima ser de 55 m, un espesor de 0,80 m y una longitud aproximada de 1565m.

El proceso o metodologa de construccin de la pared moldeada se inicia con lacreacin de un muro gua para la excavacin, de 1,2 m de profundidad y 0,85 mde espaciamiento, una vez afianzado este muro se procede a excavar el terreno atravs de este, con una gra equipada con cuchara y la proteccin del lodobentonitico para estabilizar las paredes, este lodo no deber descender ms allde un metro a nivel del borde del muro para asegurar presencia de este sobre elnivel fretico, la excavacin es realizada por elementos alternos o sucesivos. Unavez realizada la excavacin de un elemento o panel, se instalan las jaulas deenfierradura segn las diferentes zonas y longitudes definidas en el proyecto.Luego una vez colocada la armadura, se procede a sustituir el lodo bentonitico por

hormign, utilizando para ello el mtodo de tubo Tremie.A continuacin se proceder a detallar cada una de las etapas de la paredmoldeada:

-Trabajos preliminares: Para el caso de accesos y plataformas de trabajos se debetener un ancho mnimo de 6 m y pendiente mxima de 0,6%.

6(Balladares, 1992), ver referencias.


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El replanteo topogrfico se debe realizar en los muros guas y en los paneles porsobre los muros guas, adems se debe realizar una verificacin de la verticalidady la profundidad de la excavacin.

Se deben realizar muros guas que cumplen la funcin de guiar la cuchara deexcavacin en sus primeros metros, asegurando la verticalidad de la misma.

Adems sirven para sostener las jaulas de armadura durante el vaciado.

Estos muros deben tener una altura minima de 1,20 m, un espacio entre ellos de85 cm, a pesar que la pared moldeada es de 80 cm, esto es para dejar ciertaholgura en caso de que el suelo produzca algn tipo de deformacin lateral sobrela exavacion y la calidad del hormigon corresponde a un H25, para el caso de laarmadura esta debe ser continua, sin juntas estructurales y horizontal.

Luego que se construyen los muros guias y antes de comenzar con la excavacinde la pared moldeada el espacio interior es rellenado con material compactado, en

el caso que no se rellene algn espacio con material compactado, este debe serapuntalado en su interior para evitar desplazamientos del muro provocados por elempuje del suelo.

-Excavacin de la pared moldeada: Una vez que se haya replanteado sobre losmuros guas el inicio y fin de cada panel, se ubica la cuchara de excavacin enmedio de ellos y se comienza la excavacin que se efectuara por paneles de 6,5m de longitud y su profundidad quedara definida por la profundidad que alcance elestrato glaciolacustre y un empotramiento de 3 m en este. La estabilidad de laexcavacin ser mantenida mediante el uso de lodo bentonitico. La excavacin se

realizara con cucharas hidrulicas y mecnicas de seccin rectangular de 2,8 mde ancho y de 80 cm de espesor, manipulados por gras Liebherr sobre orugas de80 a 100 t. La excavacin ser ejecutada por paneles primarios que son los quesirven de inicio para los paneles sucesivos, que son los paneles centrales parafinalmente terminar con un panel secundario o de cierre de acuerdo a lapanelizacin que se haya proyectado.

Para la construccin de la pared moldeada se utilizaron 245 paneles entreprimarios y secundarios, con 2 tipos de armadura diferentes dependiendo de lassolicitaciones en la que se encontraran los paneles.

A medida que se va excavando se debe utilizar lodo bentonitico que es utilizadopara estabilizar las paredes de la zanja. Durante la excavacin, la trinchera esrellenada constantemente con lodo bentonitico. El nivel de lodo en la excavacindebe permanecer a menos de 1 m del borde el muro gua, con la finalidad de teneruna columna como mnimo de 1 m sobre el nivel fretico.

La fabricacin del lodo bentonitico se efecta mezclando la bentonita en polvo conagua en un digestor de alta turbulencia, luego es llevado a un tanque donde se


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dejara para que se pre-hidrate durante 24 hrs, para permitir su maduracin y suposterior uso en la excavacin.

Una vez realizada la excavacin se debe hacer un control de verticalidad yrectificacin la que deber cumplir con los criterios establecidos por la normaUNE-EN 1538 Ejecucin de trabajos geotcnicos especiales: Muros Pantalla,que acepta una tolerancia de verticalidad de la pared moldeada de un 1% en las 2direcciones, esta verticalidad ser medida con un equipo de medicin llamadoKODEN, en el caso de existir defectos mayores a los establecidos en la normaestos deben ser corregidos por trpanos.

Las juntas a disponer entre paneles son metlicas recuperables para moldear unmachimbrado entre paneles. Estas juntas se introducen hasta unos 3 m del fondode la excavacin y del fondo del panel contiguo, alcanzando longitudes de 55 m ysu extraccin se realiza una vez que el hormign alcanza su fraguado.

Figura 4: muro guia y gra con cucharaFuente: (Valencia), ver referencias.

-Armadura de refuerzo:En cada panel se dispondrn 1 o 2 jaulas, las cuales sonde un ancho de 5,5 m. Estas jaulas estn compuestas de 1 o ms elementosverticales de 7 a 12 m, que depende de la profundidad del panel y son colocadasuna vez que se termina de la excavacin de un panel y cuando es cambiado ellodo bentonitico. Son colocados por mdulos, los cuales se van colocando unosobre otro y efectuando los amarres con alambres en todas las barras y conalgunos puntos de soldadura. Adems en las armaduras se colocan separadoresde hormign para as asegurar el recubrimiento del acero.


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Figura 5: izaje de armadura.Fuente: (Valencia), ver referencias.

-Junta CWS y Water stop: La junta CWS es una viga que se instala antes delhormigonado, la cual da el inicio o fin de cada panel, adems cumple la funcin desujetar el water stop mientras se realiza el hormigonado.

Figura 6: juntas CWS y Water stop.Fuente: (Valencia), ver referencias.

Figura 7: juntas CWS y Water stop.Fuente: (Valencia), ver referencias.


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-Hormigonado de paneles: Una vez terminada la instalacin de las armaduras seprocede a bajar las columnas de tubera tremie que pasara por entremedio de losestribos que amarran las armaduras.

Luego el hormign ser vaciado en la parte superior de la tubera tremie por dondedescender por accin gravitatoria hasta el fondo del panel, a medida que el nivelde hormign va ascendiendo, va desplazando lodo bentonitico, el cual a su vez esextrado por bombas para su recuperacin.

Para lograr una buena calidad en el fondo del muro, se debe llenar rpidamentedel tubo tremie, adems para un vaciado ptimo el tamao mximo de agregadodebe ser de 20 mm y un descenso de 18 a 20 cm, medido en el cono de abrams,el cono debe mantenerse estable y mantenerse por lo menos 5 hrs.

Tambin se debe ir midiendo el ascenso de hormign en el panel para poderdefinir una curva de vaciado, para poder visualizar el progreso de hormigonado ypoder definir el momento de corte de hormign, de modo que la tubera tremie

debe quedar a lo menos 3 m embebida en el hormign.

Se debe mantener una adecuada coordinacin entre el vaciado de hormign y elvaciado del lodo bentonitico, para evitar que la bentonita no descienda por debajodel nivel fretico, adems el nivel de hormigonado se lleva hasta la cota de topecon el muro gua.

Figura 8: rack tuberas tremie, bomba extraccin para lodo y tuberas tremie instaladas parahormigoneado.

Fuente: (Valencia), ver referencias.


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Resumen Equipos utilizados:

-1 gra de respaldo Liebherr 853 para servicio o para excavacin equipada concuchara mecnica -SEBD Soletanche Bachy.-2 unidades de monitoreo de desviacin SAKSO3.-2 desarenadores Sotres 120 m3/hora.

-12 juntas CWS BR 800 de 60 m de longitud.-1 gra de servicio de 100 t.-2 rack de tuberas Tremie para hormigonado de 273 mm.-2 trpanos pesados TC 800 de 14 t.-1 trpano raspador 800 mm de 1,8 t.-1 trpano TD 800 de 6,2 t.-1 trpano rectificador.-3 bombas PDM 3.-Bombas sumergibles para manejo de lodos.-Plantas elctricas de soldadura.-Equipos de laboratorio para control de bentonita.

-Equipos Koden para control de verticalidad.

5 Anlisis tcnico ingenieril de la solucin adoptada

Para realizar un anlisis comparativo, se consideraron las caractersticasentregadas por la ingeniera, mtodo constructivo, anlisis econmicos y tcnicos.Los anteriores parmetros resultan fundamentales a la hora de tomar una decisinsobre que mtodo utilizar para la impermeabilizacin de una represa.

Para realizar el anlisis procederemos a describir las tcnicas comnmenteutilizadas como alternativa a la pared moldeada:

Delantal impermeable horizontal: consiste en cubrir a la presa y una seccin delfondo de esta con un relleno impermeable, produciendo un aumento de lasuperficie impermeable.

Figura 9: delantal impermeable.Fuente: (Balladares, 1992), ver referencias.


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Zanja cortafuga: excavacin bajo el ncleo de la presa hasta la roca basal, que esrellena con el mismo material de esta.

Figura 10: zanja cortafuga.

Fuente: (Balladares, 1992), ver referencias.

Pantalla de inyecciones: este mtodo consiste en realizar hileras de perforaciones,en las cuales se inyectara lechada, que van separadas entre 15 a 20 m y por logeneral se ubican en el centro del muro del embalse.

Figura 11: pantalla de inyecciones.Fuente: (Balladares, 1992), ver referencias.

En trminos de ingeniera, capacidad y conocimientos necesarios para laejecucin de la obra, los mtodos antes descritos son perfectamente ejecutablesen nuestro pas, sin la necesidad de tener que incurrir en estudios demasiadocomplejos para su ejecucin.

El siguiente punto a analizar ser la factibilidad tcnica y metodolgica de cadauno de los mtodos:


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-Delantal impermeable horizontal: Es un mtodo eficiente para embalses quesobrepasan los 20 m de altura, a pesar de no disminuir las infiltraciones en un100% funciona muy bien en aquellos embalses donde no existen muchosrequerimientos. El mayor defecto de este mtodo resulta cuando existen napasfreticas importantes, ya que este mtodo no presenta ninguna solucin ante esta

problemtica; otro factor es la superficie que deber tener el delantal para alcanzaruna eficiencia similar al de la pared moldeada, en especfico se debe realizar elanlisis de infiltraciones en cerca de 641 hectreas7.

-Zanja cortafuga: tcnicamente este mtodo es imposible de realizar en el caso dela Central Angostura, ya que para su realizacin necesita de la presencia de laroca basal o el estrato impermeable a no ms de 5 metros del nivel de terreno8, elcual se encontr a ms de 200 m en algunos sectores. Adems este mtodogenera una cierta certidumbre a la hora de utilizarlo debido a que no asegura unabuena unin con la roca basal o el estrato impermeable.

-Pantalla de inyecciones: pese a que este mtodo no genera cambios en laspropiedades mecnicas del suelo y resulta ser una buena alternativa a la paredmoldeada (ambos mtodos pueden desarrollarse a grandes profundidades), elmtodo no asegura una impermeabilizacin mayor al de la pared moldeada, yaque no puede asegurarse la unin entre inyecciones a lo largo de estas, aconsecuencia de esto es que se deben disponer de vas aledaas para futurasinyecciones.

Realizando una comparacin entre los costos de las diferentes alternativas nosencontramos con que el mtodo de delantal impermeable a pesar de sufactibilidad tcnica e ingenieril, en trminos econmicos, habra que analizar la

realizacin de esta en cerca de 641 hectreas y sin asegurar la eficienciaconseguida con la pared moldeada. En cuanto a la zanja cortafuga a pesar de noser factible tcnicamente, si realizramos el ejercicio hipottico de su realizacin,esta implicara un movimiento de tierra de rdenes colosales, con lo cual resultarainviable econmicamente, adems tampoco podramos asegurar su eficiencia. Enrelacin a la pantalla de inyecciones su desventaja corresponde a los costosasociados principalmente a la necesidad de instalar vas donde realizarperforaciones en el caso de que las que se hayan proyectado presenten defectosy el costo de estas.

A continuacin procederemos a realizar un anlisis de los problemas presentadosdurante la ejecucin de la pared moldeada en la Central Angostura9:

Uno de los problemas que ms retraso la ejecucin de la pared moldeada seprodujo cuando se trat de alcanzar la cota menos 50 m con respecto al terreno,

7(Angostura del Biobo , 2014), ver referencias.8(Balladares, 1992), ver referencias.9(Valencia), ver referencias.


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debido a que a esa profundidad era muy complicado recuperar el moldajemetlico, ya que el hormign lo envolva pasado los 40 m y la cuchara con la cualse sacaba, no era capaz de retirarlo, perdiendo as material y tiempo, donde en losprimeros 55 m se utilizaba junta plana de acero y junta waterstop, luego a partir delos 55 m se utilizaba junta por contacto hormign / hormign

La solucin para este problema consisti en modificar el procedimientoconstructivo con la implementacin de un hormign plstico, el cual es bajo encontenido de cemento y colocar lminas de aislapol amarradas con alambre a lachapa metlica, para poder soltar este elemento y recuperarlo.

Para aquellos paneles que tuviesen una profundidad mayor a los 30 m, el uso delhormign plstico se implement a partir de los 18 m de profundidad, ya que deesta forma se facilitara la extraccin de las juntas y se mantiene el uso delhormign H-25 en la zona estructural. Adems a partir de la cota menos 25 seutilizaron junta por contacto hormign / hormign. Para paneles de 30 m de

profundidad no hubo modificaciones.

Figura 12: diagrama situacin final de la pared moldeada.Fuente: (Valencia), ver referencias.

Otro problema que se present durante la ejecucin de la pared moldeada resultoen la fase de las excavaciones, debido a que al ser un suelo fluvial, este presentouna cantidad importante de bolones, los cuales eran muy difciles de remover conlas cucharas hidrulicas o mecnicas, por lo tanto, lo que se adopt como solucinpara este problema, fue romper por medio de un cincel el boln de tal forma de irrompiendo y sacando el material con la cuchara.


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Las ventajas que presenta el mtodo de pared moldeada respecto de otrosmtodos similares se encuentran en el grado de impermeabilidad, la capacidad derealizar cambios en la composicin de los materiales y las profundidades que sepueden alcanzar sin necesidad de aumentar el espesor de los muros. Tomando encuenta los factores anteriores es que se considera que la pared moldeada es el

mtodo ms efectivo para detener el flujo subterrneo bajo represas y que con elrespectivo anlisis econmico resulta ser la mejor opcin existente, como en elcaso de la Central Angostura.


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6 Bibliografa

Angostura del Biobo . 2014.angosturadelbiobio.cl. [En lnea] 9 de Julio de 2014.[Citado el: 12 de Noviembre de 2014.] http://angosturadelbiobio.cl/colbun-inaugura-central-angostura-el-mayor-proyecto-hidroelectrico-en-10-anos-en-chile/.

Balladares, Claudio. 1992.IMPERMEABILIZACION DE EMBALSES MEDIANTEEL USO DE LA PARED MOLDEADA E INYECCIONES.Aplicacin Embalse LosBronces. Santiago, Chile : UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE, 1992.

Colbn.Colbn.cl. [En lnea] [Citado el: 12 de Noviembre de 2014.]http://www.colbun.cl/centrales-y-proyectos/centrales/angostura/.

google.google maps. [En lnea] [Citado el: 13 de Noviembre de 2014.]https://www.google.com/maps/@-37.7306361,-71.7833725,10552m/data=!3m1!1e3?hl=es-ES.

Lecaros, Jorge Manriquez.issuu.com. [En lnea] [Citado el: 12 de Noviembre de2014.] http://issuu.com/lemanz09/docs/revista_pared_moldeada.

Manriquez, Jorge. 2013.paredmoldeada. [En lnea] 2 de Junio de 2013. [Citadoel: 12 de Noviembre de 2014.] http://paredmoldeada.blogspot.com/.

RED BIOBO. 2014.redbiobo.com. [En lnea] 31 de Julio de 2014. [Citado el: 12de Noviembre de 2014.] http://www.redbiobio.com/gobernacion-confirma-que-central-angostura-abrira-una-de-sus-compuertas/.

Valencia, Alvaro.Material facilitado. Constructor Civil, Supervisor Obras CivilesConstruccin Central Angostura.

pared moldeada central angostura

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