Expo Cimentaciones Puentes 2009.pdf

8/15/2019 Expo Cimentaciones Puentes 2009.pdf

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A. HUANCA. BORDA / CIP/ 2009

EMSEMS PARA LA CONSTRUCCIPARA LA CONSTRUCCIÓÓN DEN DE

CIMENTACIONESCIMENTACIONES DDE PUENTESE PUENTES

Ing. Angel R.Ing. Angel R. HuancaHuanca BordaBorda““ Proyectos GeotProyectos Geotéécnicos EIRLcnicos EIRL””

Maestr Maestr íía en Gerencia de la Construccia en Gerencia de la Construccióónn

CCáátedra de Geotecnia FICtedra de Geotecnia FIC

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERU

CAPITULO DE INGENIERIA CIVIL CD - ICA

INSTITUTO DE ESTUDIOS PROFESIONALES DE INGENIERIA

I CURSO DIPLOMADO EN SUELOS Y CIMENTACIONES


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LA CALIDAD Y LOS SISTEMAS DE

PRODUCCIÓN

Todo estudio o empresa tiene un determinado ámbito de negocios ysu sistema de producción debe corresponder a dicho ámbito.

El sistema de producción diseña cada organización de acuerdo a sus

criterios, siendo las premisas:

•Ser eficientes y eficaces

•Calidad y productividad

•Competitividad a través de sus productos (estudios)•Los productos o estudios deben responder a un determinado

nivel de calidad y este responder a las expectativas de los

clientes.


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SISTEMA DE PRODUCCIÓN Es un conjunto de actividades, procesos planificados y

organizados de una empresa con los cuales se puede cumplircon la obtención de un producto o servicio, según las

especificaciones del cliente y satisfacer sus expectativas.


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SISTEMA DE PRODUCCIÓN

Todo sistema de producción toma en cuenta los siguienteselementos.

1. Diagrama de Flujo

2. Organización

3. Mapa de procesos

4. Circulo de Deming

5. Puntos de control6. CRC/CDC/CNC


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DIAGRAMA DE FLUJO DIAGRAMA DE FLUJO

Muestra todos los pasos de

un proceso.Permiten ver como funciona

realmente un proceso

completo, este esfuerzo confrecuencia revela problemas

potenciales tales como

cuellos de botella en elsistema, pasos innecesarios

y círculos de duplicaciónde

trabajo


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DIAGRAMA DE FLUJO DIAGRAMA DE FLUJOE.E. basicosbasicosGeologiaGeologia , ,

HidrologiaHidrologia

Control Calidad,Control Calidad,

Rev. EstructuralRev. Estructural

2.2.--

3.3.

--

4.4.--

5.5.-- ProduccionProduccion

DeDeCalidadCalidad

No conforme

Conforme

1.1.--

Ensayos deEnsayos delaboratorio

Ensayos deEnsayos de

CampoCampoSPTSPT

CalculosCalculos , ,

Gabinete


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HIDROLOGIA HIDRAULICAFLUVIAL

GEOTECNIA,GEOLOGIA

Ensayos In situ- Corte Directo, etc

Plan EMS - CIMENTACIONES EN PUENTESPRODUCCIONDE CALIDAD

Expansion, colapso,Sulfatos –sales, etc

ENSAYOS DELABORATORIO

CALCULOSGABINETE

Presion Admisible,Asentamientos,

Colapso,

EXPLORACION,CALICATAS

SONDAJESSPT

MedioAmbiente, caudales

Consolidacion,Atterberg, etc

Ensayo de Corte,Ensayos Triaxial

Socavacion

Estructura


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Estudios Estudios basicos basicos

Para el diseño del proyecto de la cimentacion de un

puente es indispensable realizar los estudios básicos

para obtener los datos necesarios para obtener losdatos necesarios para la elaboración del

anteproyecto de la cimentación de puente, estos son:•Topografía

• Calculo hidrológico e Hidráulica del rio,

Socavación y erosión del cauce.• Geología y Geotecnia

• Estudios de Riesgo Sísmico, etc.


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Hidrologia Hidrologia

S 1

S 3

S 2

S 4

S 5

P6

P5

P3

P4

P3

P. HIDRO1

P2P1


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Periodo de retorno Periodo de retorno

Los EMS involucran la determinacion del caudal de diseño en forma

consistente compatibilizando el período de recurrencia de las descargasmáximas, vida útil estimada de la obra y riesgo de falla admisible; para lo cual

deberá hacer uso de la Serie Histórica de información hidrológica de eventos

extremos.


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Erosion Erosion hidraulica hidraulica


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SocavacionSocavacion -- sedimentacion sedimentacion


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Los procesos morfológicos en ríos son aspectos de

primer orden a ser considerados en el diseño de la

cimentacion, ya que la mayoría de fallas en puentesson debidas a la socavación de sus cimentaciones

durante avenidas.


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La gran cantidad de puentes caídos durante el último fenómeno del Niño

(1998) evidencia esta realidad. El desarrollo y evolución de los procesos

morfológicos depende de muchos factores: descarga liquida, transportede sedimentos, pendiente del río, características geométricas de la

sección, geología local, modificaciones artificiales en diversos tramos,

etc.


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La cimentación de un puente en un río representa una modificación

artificial del equilibrio natural del río. Los pilares de los puentes y

estribos cuando son ubicados en el cauce mismo causan alteracioneslocales del flujo y estrechamiento del anchoflujo y estrechamiento del ancho del río.

Luz del Puente


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Luz del PuenteLos diseños modernos de carreteras imponen condiciones muy

exigentes de pendiente, curvatura y altura sobre los cauces, lo que

unido a las condiciones topográficas y fluviales del país define la

necesidad de diseñar y construir puentes de grandes luces. Es el primer

parámetro a considerar cuando se inicia el proceso de selección del

puente.

La longitud de los Puentes, define costos, no se trata de dimensionarlos

lo más cortos posibles, ya que esto produce estrechamientos en el

cauce, siendo pasible de socavación en época de avenidas


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C L C U L O H I D R O L O G IC O

PROYECTO: CONSTRUCCION DE PUENTE MARCHON

SOLICITA: N.E. CONSTRUCCION DE PUENTE MARCHONUBICACIÓN: SECTOR EL TOTORAL - DISTRITO DE ASCENSION - PROV. DE HUANCAVELICAFECHA:

CALCULO DEL TIRANTE MAXIMO EN FUNCION AL CAUDAL DE MAXIMA AVENIDA

Debido a la falta de información hidrometereológica en determinadas zonas que justifiquen el diseño hidraulico de las

estructuras proyectadas, se plantean metodos de calculo empirícos en base a observaciuones y parametros determinados

de acuerdo a las características geomorfológicas y de cobertura vegetal de la zona donde se ubica el proyecto.

Con la finanlidad de obtener la altura maxima que tendrá el puente se calcularan los caudales instantaneos ,

por medio de diferentes metodos empiricos; de esta forma determinaremos el maximo caudal;

Luego con este caudal calculado utililizando la formula de Maning obtendremos una nueva altura de agua, que

será mayor a la marca de la huella dejada por el agua en una máxima avenida.

A.-METODO DE LA SECCION Y LA PENDIENTE Para aplicar el siguiente método debe realizarse los siguientes trabajos de campo:

1-Selección de varios tramos del río

2-Levantamiento topográfico de las secciones tranversales seleccionadas ( 3 secciones mínimas )

3-Determinación de la pendiente de la superficie de agua con las marcas o huellas dejadas por las aguas

de máximas avenidas

4-Elegir un valor de coeficiente de rugosidad ( n ) el más óptimo.5-Aplicar cálculos en la formula de Manning.

Qmax. = A * Qmax. = A * R^(2/3) * S^(1/2) / n

A:área de la sección humeda ( m2)

R:área de la sección humeda/ perimetro mojado

S:pendiente de la superficie del fondo de caucen: rugosidad del cauce del río.

La siguiente tabla nos muestra los distinto valores de "n" que se adoptaran:


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SEGUN COWAN:

Condiciones del río:material del cauce: A terroso

B rocoso

C gravoso fino

D gravoso grueso

material del cauce adoptado: B = 0.025

Grado de irregularidad: A ninguna

B leve

C regular

D severo

Grado de irregularidad adoptado: B = 0.005

Secciones A leve

Variables B regular

C severo

variación de la seccción adoptada: B = 0.005

Efecto de las obstrucciones: A despreciables

B menor

C apreciable

D severo

Efecto de las obstru cciones adoptado: C = 0.02

vegetación: A ninguna

B poco

C regular

D alta

vegetación adoptada: B = 0.01

grado de sinuosidad: A Insignificante

B regular

C considerable

grado de sinuosidad adoptado: B = 1.15

valor de " n " adoptado según COWAM n = 0.07475


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SEGUN SCOBEY:

Condiciones del río:

n = 0.025Cauce de tierra natural limpios con buen alineamiento con o sin algo de vegetación en los taludes y gravillas dispe

en los taludes

n = 0.030Cauce de piedra fragmentada y erosionada de sección variable con algo de vegetación en los bordes y considerab

( típico de los ríos de entrada de ceja de selva )

n = 0.035Cauce de grava y gravilla con variación considerable de la sección transversal con algo de vegetación en los talud

baja pendiente.( típico de los ríos de entrada de ceja de selva )

n = 0.040-0.050Cauce con gran cantidad de canto rodado suelto y limpio, de sección transversal variable con o sin vegetacion en

( típicos de los ríos de la sierra y ceja de selva )

n = 0.060-0.075Cauce con gran crecimiento de maleza, de sección obstruida por la vegetación externa y acuática de lineamiento

irregular. ( típico de los ríos de la selva )

valor de " n " adoptado según SCOBEY n = 0.05

Seleccionando el menor valor de "n" de estos dos criterios 0.05Cota de N.A.M.E dejada por las huellas : 3650 m.s.n.m Aa : Area de la sección del r ío en la avenida : 25.6 m2P : perimetro mojado de la avenida : 23.5 mS : pendiente de la superficie del fondo de cauce : 0.025n : rugosidad del cauce del río. : 0.05

Qmax. = A * (A/P)^(2/3) * S^(1/2) / nQmax. = 85.71 m3/s


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C.-METODO DE LA FORMULA RACIONALPara aplicar el siguiente método empírico debe realizarse el siguiente trabajo de gabinete:

1-Determinar el área de influencia de la cuenca en héctareas.

2-Estimar una intensidad de lluvia máxima ( mm/h )

3-Aplicar cálculos con la fórmula racional

Q= C * i * A / 360

Q: Caudal máximo de escorrentia que provocara una máxima avenida. (m3/s )

u Coeficiente de escorrentia

A: Area de influencia de la cuenca.(ha) ( < 500 has )i: intensidad máxima de lluvia (mm/h)

coeficiente es A cultivos generales en topografía ondulada ( S = 5 a 10 % )

B cultivos generales en topografía inclinada ( S = 10 a 30 % )

C cultivos de pastos en topografía ondulada ( S = 5 a 10 % )

D cultivos de pastos en topografía inclinada ( S = 10 a 30 % )

E cultivos de bosques en topografía ondulada ( S = 5 a 10 % )F cultivos de bosques en topografía inclinada ( S = 10 a 30 % )

G areas desnudas en topografía ondulada ( S = 5 a 10 % )

H areas desnudas en topografía inclinada ( S = 10 a 30 % )

indicar la letra correspondiente al coeficiente seleccionado

coeficiente escorrentia adoptado ( C) : G = 0.8

Area de la cuenca adoptada ( A ) = 210 has intensidad máxima de lluvia adoptada ( i ) = 200 mm/h

Caudal máximo: Qmax=C* i * A / 360 = 93.33 m3/s


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SOCAVACION


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PROYECTO: CONSTRUCCION DE PUENTE CCOLLPAPAMPA

SOLICITA: N.E. CONSTRUCCION DE PUENTE CCOLLPAPÁMPAUBICACIÓN: Nº 01FECHA:

La socavación que se produce en un río no puede ser calculada con exactitud, solo estimada, muchos factores intervienen

en la ocurrencia de este fenómeno, tales como:

- El caudal

-Tamaño y conformación del material del cauce

- Cantidad de transporte de sólidos

Las ecuaciones que se presentan a continuación son una guía para estimar la geometría hidráulica del cauce de un río. Las

mismas están en función del material del cauce.

SOCAVACION GENERAL DEL CAUCE:

estrechamiento de la sección; la degradación del fondo de cauce se detiene cuando se alcanzan nuevas condiciones de

equilibrio por disminución de la velocidad, a causa del aumento de la sección transversal debido al proceso de erosión.

Para la determinación de la socavación general se empleara el criterio de Lischtvan - Levediev :

Velocidad erosiva que es la velocidad media que se requiere para degradar el fondo esta dado por las siguientes expresiones:

Ve = 0.60γd1.18

β Hsx

; m/seg suelos cohesivos

Vc = 0.68 β dm 0.28

Hsx

; m/seg suelos no cohesivos

En donde:

Ve = velocidad media suficiente para degradar el cauce en m/seg.

γd = peso volumétrico del material seco que se encuentra a una profundidad Hs, medida desde lasuperficie del agua ( Ton/m3)

β = coe cene que epen e e a recuenca con que se rep e a aven a que se es u a. er a a

N° 3

x = es un exponente variable que esta en función del peso volumétrico γs del material seco (Ton/m3 )Hs = tirante considerado, a cuya profundidad se desea conocer que valor de Ve se requiere para arrastrar

y levantar al material ( m )

dm= es el diámetro medio ( en mm ) de los granos del fondo obtenido según la expresión.

dm = 0.01 Σ di pi en el cual

di = diámetro medio, en mm, de una fracción en la curva granulométrica de la muestra total que

se analiza

pi = peso de esa misma porción, comparada respecto al peso total de la muestra. Las fracciones

escogidas no deben ser iguales entre si.


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( 1 ) - Perfil antes de la erosión.

( 2 ) - Perfil después de la erosión

Cálculo de la profundidad de la socavación en suelos homogéneos:Suelos cohesivos:

Hs = α Ho5/3

1 / (1 + x)

0.60β γd1.18

ueos no co esvos:

Hs = α Ho5/3

1 / (1 + x)

0.68β dm0.28

Donde: α = Qd / (Hm5/3Beμ)Qd = caudal de diseño (m3/seg)

Be = ancho efectivo de la superficie del líquido en la sección transversal

μ = coeficiente de contracción. Ver tabla N° 1Hm = profundidad media de la sección = Area / Be

x = exponente variable que depende del diámetro del material y se encuentra en la tabla N° 2

dm = diámetro medio (mm)

Hs

B

Ho 1

ds

2


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B.- Cálculo de la socavación al pie de estribos:1.- Estribo margen izquierda aguas abajo

St = tirante incrementado al pie del estribo debido a la socavación enmts.


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St tirante incrementado al pie del estribo debido a la socavación en mts.

Ho = tirante que se tiene en la zona cercana al estribo antes de la erosion 1.80 mQ = caudal de diseño 87.30 m3/segQ1 = caudal que teóricamente pasaría por el lugar ocupado por el estribo de la margen izquierda 22.00 m3/segQ1/Q = 0.25

Pq = coeficiente que depende de la relación Q1/Q. Ver tabla N° 5 2.30α = nguo que orma e ee e esr o con a correne

95.00 °α = coe cene que epen e e nguo α . er a a 1.01R = talud que tiene el estribo 0.00PR = coeficiente que depende del talud que tiene el estribo. Ver tabla N° 6 1.00

Entonces,

St = 4.18 m

ds = profundidad de socavación respecto al fondo del cauce

So = 2.38 m

Asumimos So = 2.40 m

2.- Estribo margen derecha aguas abajo

St = tirante incrementado al pie del estribo debido a la socavación en mts.

Ho = tirante que se tiene en la zona cercana al estribo antes de la erosión 2.10 mQ = caudal de diseño 87.30 m3/segQ1 = caudal que teóricamente pasaría por el lugar ocupado por el estribo de la margen derecha 23.00 m3/segQ1/Q = 0.26

Pq = coeficiente que depende de la relación Q1/Q. Ver tabla N° 5 2.10α = nguo que orma e ee e esr o con a correne 90.00 °

α = coe cene que epen e e nguo α . er a a 1.00R = talud que tiene el estribo 0.00PR = coeficiente que depende del talud que tiene el estribo. Ver tabla N° 6 1.00

Entonces,

St = 4.41 m

ds = profundidad de socavación respecto al fondo del cauce

So = 2.31 m

Asumimos So = 2.30 m


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Deberá obtenerse muestras alteradas e inalteradas,


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Deberá obtenerse muestras alteradas e inalteradas,

para los análisis de campo y de laboratorio e

interpretar los resultados.

Ensayos de Penetracion Estándar SPT


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y á

Se efectuarán ensayos de Penetración Standard (SPT),(arenas, limos, arcillas, etc.).


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GABINETEGABINETE


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GABINETEGABINETE


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C C á álculos y Tipo de Cimentacilculos y Tipo de Cimentaci ó ó n nSe deberá presentar la metodología, parámetros debidamente

sustentados mediante ensayos certificados, hoja de cálculos yresultados de capacidad portante.

El nivel mínimo de cimentación propuesto deberá ser

concordante con el nivel de Socavación total, y estar referido

a cotas absolutas (m.s.n.m.).


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Desplazamientos


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Efectos de suelo blando y terraplenes incompetentes

Desplazamientos


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Falla por perdida de asiento en los apoyos

Fallas en Estribos


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Esfuerzo deEsfuerzo deflexionflexion y corte eny corte en

la cimentacila cimentacióón,n,

debido adebido a

asentamientosasentamientos

diferenciales nodiferenciales no

previstosprevistos


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ORGANIZACION ORGANIZACION


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Es la entidad (firma , empresa o persona natural)responsable de los procesos que finalmente le permite

cumplir su rol ante la sociedad: “entregar productos o

servicios, respetando las necesidades de los usuarios”


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MAPA DE PROCESOSMAPA DE PROCESOS


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MAPA DE PROCESOS MAPA DE PROCESOS

Es una representación matricial, donde se indica los

procesos involucrados en el sistema de producción ylas funciones que integra la organización. En la misma

se define las responsabilidades de los procesos y el

nivel de importancia de cada uno de los procesos.

Es una herramienta de la gestión de la calidad que

permite cubrir las siguientes necesidades de todosistema de producción:

Identificar los procesos de la secuencia de producción


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• Establecer responsabilidades de cada proceso• Identificar los productos de cada proceso

• Identificar los puntos de control necesarios

• Establecer el ámbito y/o alcance de cada procedimiento

• Planificar apropiadamente el proceso

• Extraer todos aquellos procesos que formaran parte de la

cadena de procesos de calidad y determinar su secuencia,

precedencia, etc.

RESPONSABILIDADES


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ACTIVIDADES PLANEAMIENTO EJECUCIÓN CONTROL DECALIDAD CRITERIODEACEPTACION

Estudio Geológico X X Z1

Est. Hidrologico e Hidráulico Y Y Z1

Apertura de Trincheras y

Exploración de campo

X1 X1 Z1

Ensayos de Corte Directo X1 X2 Z1

Ensayos Refraccion Sismica X1 X3 Z1

Ensayo SPT y DPL X1 X4, X5 Z1

Ensayos en Laboratorio X Y1 Z1 Z1

Trabajos de Gabinete X X Z1 Z1, Z

Monitoreo Z1 Z1 Z1 Z1

Control De calidad Z1 Z1 Z1 Z1

X = Ing. Geotecnico

Y I Hid á li


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Y = Ing. Hidráulico

Z = Ing. Estructuras

X1 = Ing. Jefe de campo

X2 = Ing. de Equipo 1

X3 = Ing. de Equipo 2X4 = Ing. de Campo 1

X5 = Ing. de Campo 2

Y1 = Jefe de laboratorioZ1 = Jefe Control de calidad

CIRCULO DE DEMINGCIRCULO DE DEMING


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•Crear constancia en el propósito de mejorar el producto o el

servicio

•Adaptar la organización a los adelantos que se producen

•Mejora continua en todos los ámbitos de la organización

•Formar y entrenar a los trabajadores para mejorar el desempeño

del trabajo

•Adoptar e implementar el liderazgo


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PUNTOS DE CONTROL PUNTOS DE CONTROLEs una actividad referida a la comprobación de que la actividad

en ejecución del proceso cumple con los requisitos de calidad

Los puntos de control deben ser ejecutados en forma oportuna,

dejando en lo posible las evidencias objetivas de sucumplimiento. El costo de tal actividad es parte de los costos de

calidad atribuibles a la ejecución del proyecto

DETERMINACION DE DETERMINACION DE PUNTOS DE CONTROL PUNTOS DE CONTROL


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Es necesario identificar los puntos de control aplicables a cada

proceso, tales puntos debe ser plenamente conocidos por todas

las personas que conforman la organización que esta a cargo deltrabajo u obra.


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Documents

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