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Reducción de Costos por Optimización en Uso de Aguas y Tratamiento de Efluentes

en esta presentación se muestra metodologia y tecnologia probada para reducir costos a traves de reduccion de uso de agua y diseño optimizado de sistemas de tratamiento de efluentes

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REDUCCION DE COSTOS PORREDUCCION DE COSTOS POR
OPTIMIZACION DE USO DE AGUAS
Y MANEJO DE EFLUENTES
Preparado para:
03 de Noviembre del 2016
Oswaldo Tovar Jorge Tovar
Ingeniería de Recursos SRL
ContenidoContenido
1. Situación actual
2. Visión integral
3 Nuevas herramientas3. Nuevas herramientas
4. Experiencias
5. Oportunidades
6. Recursos6. Recursos
2
Ingeniería de Recursos SRL
1. Situación Actual
C á b l ?a. Cuánto cuesta obtener el agua?
• Tarifas doméstica, industrial, en campo
• Ubicación tropical
• Esfuerzos por reducir ingresos de agua al sistema
8.00 
PU (Soles/m3)
PU residencial sin CF
5.00 
6.00 
7.00 
m3
PU industrial
PU Social
PU Estatal
PU Mineria (Disp Alta)
PU Mineria (Disp Media)
PU Mineria (Disp Baja)
Vertimiento ECA‐3
2.00 
3.00 
4.00 
Soles/m
Vertimiento ECA‐4
‐
1.00 
‐ 10.0  20.0  30.0  40.0  50.0  60.0  70.0  80.0  90.0  100.0 
Consumo mensual unitario (m3/unidad inmobiliaria) 3
Ingeniería de Recursos SRL
1. Situación Actual
b Cuánto cuesta disponer el agua?b. Cuánto cuesta disponer el agua?
Tarifas del ANA (l/s anualizado)
CAPEX d t t i t (l/ t )CAPEX de tratamiento (l/s por etapas)
OPEX de tratamiento (cal, ósmosis)
C t d di i ió d idCosto de disposición de residuos
PU Mineria  PU Mineria  PU Mineria  Vertimiento  Vertimiento  Tratamiento
flujo (l/s)
(Disp Alta) (Disp Media) (Disp Baja) ECA‐3 ECA‐4 efluente
tarifa unitaria (soles/m3) 0.0926          0.1853          0.2779          0.0473          0.0492          0.2500         
tarifa unitaria (US$/m3) 0.0276          0.0553          0.0830          0.0141          0.0147          0.0746         
10 8,717            17,444          26,161          4,453            4,632            23,534         
20 17,434          34,887          52,322          8,905            9,263            47,069         
50 43,586          87,218          130,804        22,263          23,158          117,672       
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100 87,171          174,436        261,608        44,527          46,316          235,343       
200 174,342        348,873        523,215        89,054          92,631          470,687       
Ingeniería de Recursos SRL
1. Situación Actual1. Situación Actual
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Reducción de Costos por Optimización en Uso de Aguas y Tratamiento de Efluentes

  • 1. REDUCCION DE COSTOS PORREDUCCION DE COSTOS POR OPTIMIZACION DE USO DE AGUAS Y MANEJO DE EFLUENTES Preparado para: 03 de Noviembre del 2016 Oswaldo Tovar Jorge Tovar
  • 2. Ingeniería de Recursos SRL ContenidoContenido 1. Situación actual 2. Visión integral 3 Nuevas herramientas3. Nuevas herramientas 4. Experiencias 5. Oportunidades 6. Recursos6. Recursos 2
  • 3. Ingeniería de Recursos SRL 1. Situación Actual C á b l ?a. Cuánto cuesta obtener el agua? • Tarifas doméstica, industrial, en campo • Ubicación tropical • Esfuerzos por reducir ingresos de agua al sistema 8.00  PU (Soles/m3) PU residencial sin CF 5.00  6.00  7.00  m3 PU industrial PU Social PU Estatal PU Mineria (Disp Alta) PU Mineria (Disp Media) PU Mineria (Disp Baja) Vertimiento ECA‐3 2.00  3.00  4.00  Soles/m Vertimiento ECA‐4 ‐ 1.00  ‐ 10.0  20.0  30.0  40.0  50.0  60.0  70.0  80.0  90.0  100.0  Consumo mensual unitario (m3/unidad inmobiliaria) 3
  • 4. Ingeniería de Recursos SRL 1. Situación Actual b Cuánto cuesta disponer el agua?b. Cuánto cuesta disponer el agua? Tarifas del ANA (l/s anualizado) CAPEX d t t i t (l/ t )CAPEX de tratamiento (l/s por etapas) OPEX de tratamiento (cal, ósmosis) C t d di i ió d idCosto de disposición de residuos PU Mineria  PU Mineria  PU Mineria  Vertimiento  Vertimiento  Tratamiento flujo (l/s) (Disp Alta) (Disp Media) (Disp Baja) ECA‐3 ECA‐4 efluente tarifa unitaria (soles/m3) 0.0926          0.1853          0.2779          0.0473          0.0492          0.2500          tarifa unitaria (US$/m3) 0.0276          0.0553          0.0830          0.0141          0.0147          0.0746          10 8,717            17,444          26,161          4,453            4,632            23,534          20 17,434          34,887          52,322          8,905            9,263            47,069          50 43,586          87,218          130,804        22,263          23,158          117,672        4 100 87,171          174,436        261,608        44,527          46,316          235,343        200 174,342        348,873        523,215        89,054          92,631          470,687       
  • 5. Ingeniería de Recursos SRL 1. Situación Actual1. Situación Actual c. Cuánto nos cuestan las contingencias? M lt d l ANA• Multas del ANA • Multas de OEFA • Fiscalías Ambientales 5
  • 6. Ingeniería de Recursos SRL 1. Situación Actual1. Situación Actual e. Cómo estamos en Perú? Curvas de precipitación en Perú R ki d it i (MINEM)Ranking de consumos unitarios (MINEM) Ranking de vertimientos (ANA) 6
  • 7. Ingeniería de Recursos SRL 1. Situación Actual f Cómo están en Chile?f. Cómo están en Chile? 0,67 0,69 0,66 0,68 0,70 Consumo Agua Fresca por Tonelada Mineral Procesado en Concentradora 0,65 0,61 0,57 0,58 0,60 0,62 0,64 m3/ton mineral 75% Recirculación de Agua en Concentradora 0,53 0,50 0,52 0,54 0,56 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Años 62,9% 67,7% 68,0% 67,8% 70,3% 60% 65% 70% ecirculación Aguas Años 57,3% 50% 55% 60% 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 % Re 0,12 0,12 0,12 0 11 0,12 0,13 do Consumo Agua Fresca por Tonelada Mineral Tratado por Hidrometalurgia 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Años 0,10 0,09 0,09 0,10 0,11 m3/ton mineral Tratad 7 Fuente: “Estadísticas Consumo de Agua de la Minería del Cobre al año 2014” - COCHILCO (Comisión Chilena del Cobre) 0,08 0,07 0,08 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Años
  • 8. Ingeniería de Recursos SRL 2. Visión integralg Estrategia Calidad y cantidad de Entorno geológico y mineralización para Modelar Balance Metalúrgico que generará Balance de Definición de Estrategia de Manejo y Optimización: Cortar flujos de ingresoy agua ingresante en cada etapa del proceso p prever las especies iónicas que se liberarán g Agua y este un Balance Iónico para cada línea de flujo del sistema Cortar contaminantes Encerrar contaminantes Promover recirculación 8
  • 9. Ingeniería de Recursos SRL 3. Nuevas Herramientas3. Nuevas e a ie tas Simulación de especies iónicas en cada línea del proceso a. Aumento de recirculación de aguas, trae consigo la concentración deg , g especies disueltas. b. Una mayor concentración de compuestos, puede traer como consecuenciab. Una mayor concentración de compuestos, puede traer como consecuencia problemas operacionales (disminución de recuperaciones metalúrgicas, corrosión, incrustaciones) y afectar la calidad de los concentrados (aumento de impurezas que castigan el valor comercial). c. Antes de implementar la recirculación de aguas, se debe tener claridad de las posibles consecuencias (simulación) y tomar medidas preventivas (ej: implementación de purgas y/o tratamiento) 9
  • 10. Ingeniería de Recursos SRL 3 Nuevas Herramientas3. Nuevas Herramientas Simulación de especies iónicas en cada línea del proceso a. Descripción de la operación b. Modelación matemática de cada proceso c. Simulación de flujos recirculativosc. Simulación de flujos recirculativos d. Acciones sobre contaminantes específicos para evitar interferencias con metalurgiag e. Encapsulamiento de contaminantes (evitar que contaminen el resto del sistema) f. Tratamiento del mínimo caudal (capex), al menor costo (opex), de la forma más eficiente (capex&opex), y con residuos más estables (contingencias)más estables (contingencias). 10
  • 11. Ingeniería de Recursos SRL 3. Nuevas Herramientas Simulación de especies iónicas en cada línea del proceso 11
  • 12. Ingeniería de Recursos SRL 3. Nuevas Herramientas 264 Componentes analizadas en el simulador • Información general (flujo, Cp, humedad, pH, leyes) • 6 variables Información General • Iones disueltos (especiación) 264 Componentes analizadas en el simulador ( p ) • Sólidos Disueltos Totales • 45 componentes Concentración Iones Disueltos [ppm] • Compuestos sólidos suspendidos • Sólidos Suspendidos Totales • 32 componentes Concentración Sólidos Suspendidos [ppm] p • Iones disueltos (especiación) • Sólidos Disueltos Totales • 45 componentes Flujo Másico Iones Disueltos [kg/h] • Compuestos sólidos suspendidos • Sólidos Suspendidos TotalesFlujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h] • Sólidos Suspendidos Totales • 32 componentes Flujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h] • Finos de cada elemento químico • Incluye finos disueltos totales • 33 componentes Concentración Finos Disueltos [ppm] • Finos de cada elemento químico • Incluye Finos Suspendidos Totales • 19 componentes Concentración Finos Suspendidos [ppm] • Finos de cada elemento químico • Incluye finos disueltos totales Flujo Másico Finos Disueltos [kg/h] 12 • 33 componentes Finos Disueltos [kg/h] • Finos de cada elemento químico • Incluye Finos Suspendidos Totales • 19 componentes Flujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h]
  • 13. Ingeniería de Recursos SRL 3. Nuevas Herramientas 264 Componentes analizadas en el simulador • 6 Parámetros Generales • 45 iones disueltos en ppm • 32 especies suspendidas en ppm • 45 iones disueltos en kg/h • 32 especies suspendidas en kg/h • 33 finos disueltos en ppm f d d• 19 finos suspendidos en ppm • 33 finos disueltos en kg/h) f d d k h 13 • 19 finos suspendidos en kg/h
  • 14. Ingeniería de Recursos SRL 3. Nuevas Herramientas Bibli t d d l d ll d Categoría Modelo Mezcla/División Aguas Divisor de Flujos Mezclador Biblioteca de modelos desarrollados Mezcla/División Aguas Mezclador Separador de Flujos Prioritario Separadores Iónicos y Sólido – Líquido Osmosis Inversa (iónico) Celda Flotación (selectivo) Separador S/L Sólido – Sólido Separador S/L Separador Gravimétrico Coagulación FeCl3 Neutralización con Ca(OH)2 y NaOH Reacciones Químicas Precipitación Sulfato < Kps CaSO4 Ajuste de pH Equilibrio Químico CaSO4 AblandamientoAblandamiento Dimensionadores Estanques Agitadores Separadores S/L BombasBombas Estimadores de Costo OPEX Beneficio Económico Principales Índices de Producción 14
  • 15. Ingeniería de Recursos SRL 4. Experiencias 15 Proyectos de Modelación Concluidos Unidad Minera Año Descripción 1 Alumbrera - Glencore 2006 Identificación de estrategias para reducir nivel de sulfatos en efluente final y evitar así la construcción de planta de tratamiento 2 Los Bronces –AngloAmerican 2007 Se construyó el modelo inicial de toda la operación, con el objetivo de contener/reducir el SO4 y otras fuentes principales de contaminantes 3 Proyecto Pachón 2007 Desarrollo Ingeniería de Perfil para planta de tratamiento de efluentes utilizando modelo, dimensionamiento de equipos, estimaciones de costo directo de equipos y opex 4 Caletones – CODELCO Teniente 2007 - 2008 Ingeniería Conceptual de Adaptación de plantas de tratamiento riles provenientes de planta de ácido, análisis alternativas de tratamiento y diseño de ingeniería usando modelo 5 Alumbrera - Glencore 2008 Actualización modelo y definición de sistemas de tratamiento para abatir contaminantes según nuevas normativas más exigentes 6 Los Bronces -AngloAmerican 2008 - 2009 Actualizar modelo según proyecto de expansión y diseño a nivel ingeniería conceptual para mitigar la formación de incrustaciones en tuberías2009 conceptual para mitigar la formación de incrustaciones en tuberías 7 CODELCO – Distrito Norte 2009 Ingeniería Conceptual para el descarte integral de soluciones ácidas provenientes de lixiviación, análisis de alternativas para recuperación de elementos de valores desde soluciones ácidas 8 Los Pelambres - AMSA 2009 Estudio ampliación de capacidad de planta tratamiento de riles y diseño8 Los Pelambres - AMSA 2009 Estudio ampliación de capacidad de planta tratamiento de riles y diseño ingeniería de perfil 9 Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi - Xstrata 2010 – 2011 Optimización sistema hídrico desde el ingreso de mineral desde mina hasta la descarga en puerto de embarque 15
  • 16. Ingeniería de Recursos SRL 4. Experiencias 15 Proyectos de Modelación Concluidos UNIDAD MINERA AÑO DESCRIPCION 10 Polimetálico Perú 2750 tpd 2012 Modelo base y simulación de alternativas para tratamiento de efluentes que incluyen ósmosis, separación de flujos y remediación de fuentes generadora de agua ácida. MT 11 Polimetálico Perú 2700 tpd 2012 Modelo base y simulación de alternativas para tratamiento de11 Polimetálico Perú 2700 tpd 2012 Modelo base y simulación de alternativas para tratamiento de efluentes que incluye pre-tratamiento de agua de mina. AN 12 Polimetálico Perú 4500 tpd 2012 Modelo base y alternativas de tratamiento con cal. CH 13 Polimetálico Perú 4700 tpd 2012 Modelo base, identificación de fuentes de contaminación metalesp bivalentes (agua ácida), pruebas de abatimiento con flujos separados y mezclas. Se identificó que el sistema futuro era más sensible al caudal que a la carga química con lo que se diseño estrategia para separación de aguas y reducir CAPEX de ósmosis 14 Los Pelambres – AMSA 2012 Maximización de flujo recirculativo para optimización de uso de14 Los Pelambres AMSA 2012 a ac ó de ujo ec cu a o pa a op ac ó de uso de agua fresca 15 División Ventanas – CODELCO 2013 Estudio conceptual alternativas de manejo y tratamiento de efluentes provenientes de planta de ácido 16
  • 17. Ingeniería de Recursos SRL 4. Experiencias 5 Ingenierías5 Ingenierías Conceptuales y Perfil 4 Estudios R d ióReducción Contaminantes en Fuente 4 Estudios Definición MejorDefinición Mejor Ubicación Sistema Tratamiento 2 Estudios para Optimizar Gestión de Uso del Agua 17
  • 18. Ingeniería de Recursos SRL 4. Experiencias Identificación de fuentes de contaminantes internas Caso: Minera de cobre, con tratamiento y descarte de agua de filtración de concentrado. • Modelo indicó que aparición de nuevos contaminantes en el efluente se debió a aumento de proporción de agua de proceso en el agua de dilución del concentrado para su transporte. l b d d d f• Solución: cambio de un porcentaje de agua de proceso, por agua fresca (sólo el necesario calculado por el modelo). C i f i difi l t d t t i t• Consecuencia: no fue necesario modificar planta de tratamiento para abatir nuevos contaminantes. 18
  • 19. Ingeniería de Recursos SRL 4. Experiencias Abatimiento de contaminantes en flujosAbatimiento de contaminantes en flujos recirculativos C Mi d b i t i l ti dCaso: Minera de cobre, con sistema recirculativo de aguas saturado en sulfato de calcio (problema de incrustaciones) • Modelo indicó que fuentes principales era la disolución de mineral y el uso de cal y ácido sulfúrico. • Solución: no era posible cambio de reactivos (costos)• Solución: no era posible cambio de reactivos (costos), entonces se propuso tratamiento (ablandamiento) en laguna de la relavera, antes de la recirculación (precipitación y sedimentación en la misma relavera)(precipitación y sedimentación en la misma relavera). 19
  • 20. Ingeniería de Recursos SRL 4. Experiencias En un caso se evitó construir planta para SO =En un caso se evitó construir planta para SO4 Uso de herramienta para simular lavado en contracorriente de pulpa de concentrado y determinar efectos en la calidad del agua de filtración (contenido de Sulfatos) que es descargada como efluente. Operación Minera en Argentina Implementación Medidas Sulfato después: 0,4 g/L Sulfato antes: 1,5 g/L p g Resultado: la simulación indicó que al realizar el lavado, podría bajar la concentración de sulfatos desde 1.500 mg/L a menos de 500 mg/L (concentración límite normativa de descarga Argentina). El cliente implementó los 20 cambios propuestos, resultando en que el efluente comenzó a cumplir la normativa, sin necesidad de implementar sistema de tratamiento.
  • 21. Ingeniería de Recursos SRL 4. Experiencias Mitigación de incrustaciones en tuberías Escenario 175 KTpd Q agua L/s SO4 [mg/L] dis 8 SO4 [Kg/h] tot 28 % alim /salida 1 Alim SO4 12164 0% Salida SO4 12187 30 -23 244 26 400 0% 123 3184 112 177 Pi i NN N S Aguas minas Agua de Rio Infiltraciones CV -005 a STR Estero Rio Consumo en Pta Concent 1352 1307 1% 15656 526 89 220 70 73 1% 24939 6572 54% 718 192 6% 1304 41 Piscinas NN N S Agua de Rio Mineral TK100 TK106 TK744 TK104 Molienda + Flotación Cal H 2 SO 4 1304 41 907 3316 0 488 1352 0 3235 36 1300 219 1492 21475 1492 200 0 8 1175 1254 28 237 0 1 1631 0% Tapón Agua Conc. Colectivo Colas Flotación selectiva TK711TK10/12 TK20/21 Infilts CV -006/7 TK52 NaSH 1631 0% 1390 28 2698 276 35 2% 17007 2126 368 Concent. cobre E d Concentrado molibdenoRelave Agua Recuperada TK50/51/712 TK13 PLF ajuste Cp HCl FeCl 3 Cl 2 Repulpeo Control Polvos Dren/Infiltraciones 77 17% 1 1287 404 0 1724 1701 17 0 14% 2474 20% 725 1357 3542 141 Lluvia Evaporada Retorno Tailings Tailings Agua lavado filtros Agua de rio STR Pta Filtros  + Piscinas PUERTO 21 141 1378 1891 16% 432 1382 8295 68% Acumulado Alimentación PTE A muro
  • 22. Ingeniería de Recursos SRL 4. Experiencias Mina Chancado Molienda Planta Concentradora Planta Molibdeno Mitigación de incrustaciones en tuberías Mina Planta Concentradora 0,0004926 2410 1287 0,0001533 2774 0,1437 0,0003266 4003 9,227 25,11 3063 2237 Ca+2 SO4-2 CaSO4.2H 20 Embalse Intermedio Infiltraciones, Drenes, Riego Caminos Evaporación 0,04569 3236 1660 20 Depósito Relaves Remoción Agua Fresca Lamas, Infiltraciones Excedentes 0,0 100 240 0,7535 2665 439 0,04569 3236 1660 0,0 1500 500 0,0 100 240 Ca+2 SO4-2 CaSO4.2H 20 Ca+2 SO4-2 CaSO4.2H 20 Incrustacione s Estación Bombeo Riego RF Repulpeo Relavera 145 1 0,0 946 30,97 0,000523 1818 183 20 22 I L S REFINO g Lixiviación Neutralizació n 0,000291 2355 145,1 0,000523 1818 183
  • 23. Ingeniería de Recursos SRL 4. Experiencias Comparativo del Manejo Antes y Hoy Disponibilidad de agua Leyes ambientales Generación de fuentes propias 23 Ausencia de leyes ambientales Poca actividad minera Generación de fuentes propias Reducción de costos Presión social
  • 24. Ingeniería de Recursos SRL 4. Experiencias Uso Optimo del AguaUso Optimo del Agua Liberación de fuentes externas de agua Recirculación y reutilizaciónRecirculación y reutilización Separación de flujos dentro y fuera de mina Reducción de flujos de agua subterránea • Sellado de taladros artesianos • Impermeabilización Eliminación de fuentes generadoras deEliminación de fuentes generadoras de drenaje ácido • Desulfuración de relaves E l i d i i ( l• Encapsulamiento de piritas (relaves y botaderos) Efluente tratado 24
  • 25. Ingeniería de Recursos SRL 4. Experiencias Casos Emblemáticos Cerro Lindo: • Desalinizacion (proximidad a la costa)• Desalinizacion (proximidad a la costa) Cerro Verde: E b l d ll i• Embalse aguas de lluvia • Tratamiento y reuso aguas servidas Toromocho: • Tratamiento y reuso aguas de mina Proy. Quellaveco: • Uso de aguas boratadas • Embalse aguas de lluvia 25 Embalse aguas de lluvia
  • 26. Ingeniería de Recursos SRL 5. Oportunidades Reducción de CAPEXReducción de CAPEX 26 Fuente: Revista Desalination 347 (2014) 103–111. Capital cost estimation of RO plants
  • 27. Ingeniería de Recursos SRL 5. Oportunidades Reducción de OPEXReducción de OPEX US$/m3 dsolubilidadLímitede mg/l 27 mg/lSO4 =: 1500
  • 28. Ingeniería de Recursos SRL 5 Oportunidades5. Oportunidades Nuevos casos de negocio • Proveer (vender) agua (potable/embotellada) V d id d i ( Z S C S )• Vender residuos de tratamiento (caso ZnS, CuS, etc) • Desulfurización de relaves -> bajo DAR en el futuro 28
  • 29. Ingeniería de Recursos SRL 6. Recursos Proyecto Manejo de Aguas y Tratamiento Efluentes Semana Actividades 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 1.00 Etapa 1: Estrategia Manejo Agua 1.01 Reuniones, presentaciones 1.02 Revisión Antecedentes 1.03 Visita Terreno 1.04 Procesamiento de Datos  1.05 Pruebas abatimiento 1.06 Construcción y Calibración Modelo 1.07 Estudio de Casos (10) 1.08 Pruebas metalúrgicas 1.09 Estimaciones CAPEX(EquiposPrincipales)/OPEX 1.10 Informe Final 2.00 Etapa 2: Ingeniería Factibilidad 2.01 Pruebas laboratorio para optimización 2.02 Pilotaje de optimización y definición 2.03 Taller HAZOP y Selección del cliente 2.04 Diseño Disciplina Procesos 2.05 Diseño Disciplina Mecánica Piping 2.06 Diseño Disciplina Eléctrica 2.07 Diseño Disciplina Civil Estructural Cimentaciones 2.08 Estimaciones CAPEX/OPEX 29 Tiempos aproximados sujetos a evaluación según complejidad de Unidad Minera
  • 30. Ingeniería de Recursos SRL 6 Entregables6. Entregables 1. Diagrama de Bloques y Balance de Masas actual real y validado 2. Tabla de parámetros metalúrgicos y criterios de simulación de cada caso 3. Alternativas de mejora estudiadas, simuladas con sustento de cálculos 4. PFDs analizados 5. (DM) Tabla comparativa de casos 6. (DM) OPEX, Long Lead Equipment CAPEX 7. (DM) Tabla comparativa de Pros y Cons 8. Plan de ejecución y cronograma para las siguientes etapas 30
  • 31. Ingeniería de Recursos SRL Muchas Gracias...Muchas Gracias... Contactos: Oswaldo Tovar Jorge Tovar oswaldo.tovar@icloud.com +51 999 657 317 jtovar@hydrogeo.com.pe +51 989 132 336