geología x
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CENTRO TECNOLÓGICO DE VOLADURA EXSA
CTVE
LES DA LA LES DA LA BIENVENIDABIENVENIDA
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Geología
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INTRODUCCIÓN DE GEOLOGÍA EN VOLADURAS
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LAS ROCAS:ROCAS IGNEAS: INTRUSIVAS, EXTRUSIVAS, FILONEANAS.
ROCAS SEDIMENTARIAS: DETRITICAS, ORGÁNICO-QUÍMICAS.
ROCAS METAMÓRFICAS: REGIONALES Y DE CONTACTO.
PARA VOLADURA SE CLASIFICAN EN:
COMPETENTES (DURAS Y MACIZAS).
IMCOMPETENTES (FRÁGILES, FISURADAS, ALTERADAS, INESTABLES).
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CRITERIOS DE SELECCIÓN DE CORONAS
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CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES:
DENSIDAD O PESO ESPECÍFICO
COMPACIDAD Y POROSIDAD
HUMEDAD E INHIBICIÓN
DUREZA Y TENACIDAD – FRIABILIDAD
FRECUENCIA SÍSMICA
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y TENSIÓN
GRADO DE FISURAMIENTO
TEXTURA Y ESTRUCTURA GEOLÓGICA
VARIABILIDAD – GRADO DE ALTERACIÓN – INOSOTROPÍA
COEFICIENTE DE EXPANSIÓN O ESPONJAMIENTO
GRANULOMETRÍA - CEMENTACIÓN
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PROPIEDADES MECÁNICASRESISTENCIA A LA COMPRESIÓN: Carga por unidad de superficie
bajo la cual fallará por corte o cizalla (rotura por presión en psi).
RESISTENCIA A LA TENSIÓN: Resistencia hasta el punto de rotura por torsión o tensión (estiramiento).
RADIO DE POISSON O DE PRECORTE:
Radio de contracción transversal a expansión longitudinal bajo esfuerzos de tensión (cuanto menor, mayor propensión a la rotura).
MÓDULO DE YOUNG O DE ELASTICIDAD (E):
Medida de resistencia elástica o habilidad para resistir la deformación en psi. Cuanto mayor , más difícil de romperse.
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PROPIEDADES MECÁNICAS
GRAVEDAD O PESO ESPECÍFICO: Densidad o radio de masa a la un volumen igual de agua, g/cm3.
FRICCIÓN INTERNA: Resistencia interior para cambio inmediato de forma al deformarla por presión (genera calor interno) – viscocidad.
VELOCIDAD DE ONDA LONGITUDINAL (m/s):
Frecuencia sísmica o velocidad sísmica de la roca; depende de la densidad, módulo de Young y radio de Poisson. Cuanto mas alta requerirá de explosivo de mayor velocidad de detonación para romperla.
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ESTRUCTURAS SECUNDARIAS DE LAS ROCASESTRATIFICACIÓN O BANDEAMIENTO:
Discontinuidad por sedimentación o por derrame lávico (planos de contacto). Litología.
ESQUISTOSIDAD: Bandeamiento laminar (rotura fácil con desprendimiento de laminas).
FRACTURAS: Fisuras sin desplazamiento. Diaclasas de tensión, grietas de enfriamiento (disyunción), con o sin relleno.
FALLAS, FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO:
Con diferente amplitud, rumbo, inclinación, desplazamiento y relleno (directas, inversas, horizontales, torsionales).
CONTACTOS O DISCONTINUIDADES:Contactos entre capas del mismo material o de diferentes materiales.
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INFLUENCIAS EN VOLADURA:
PÉRDIDA DE ENERGÍA POR FUGA DE GASES.
PREPARACIÓN DE PEDRONES SOBREDIMENSIONADOS.
SOBREEXCAVACIÓN DE LABORES.
DEBILITAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE ROCA INESTABLES. (DESPRENDIMIENTOS, DESLIZAMIENTOS, ETC.)
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TIPOS DE ESTRUCTURAS:
AMPLIAMENTE SEPARADAS:
Pueden ser desventaja para la voladura: por falla de confinamiento, incompetencia entre estratos, preformación de pedrones, soplo de gases. Requieren explosivos densos, rápidos, brisantes.
ESTRUCTURAS APRETADAS:
Normalmente ventajosas, mejor transmisión de ondas con mejor control y fragmentación; buena fragmentación con explosivos de menor velocidad y densidad, con efectos deflagrantes.
Según su rango de intensidad, amplitud, rumbo y otros parámetros, se logrará mejores resultados en fragmentación y avance controlando la malla de perforación, densidad de carga, tiempos de secuencia de salidas.
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LAS FISURAS, FALLAS Y DISCONTINUIDADES PRE EXISTENTES EN LA ROCA AFECTAN A FAVOR O EN CONTRA A LA GENERACIÓN Y DESARROLLO DE LAS FISURAS PROVOCADAS POR LA DETONACIÓN DEL EXPLOSIVO (FRACTURAS POR TENSIÓN, RADIALES, FLEXULARES Y POR DESCOSTRE), POR TANTO, BIEN CONTROLADAS CONTRIBUYEN A MEJORAR LA FRAGMENTACIÓN Y EL COSTO DE VOLADURA.
LA MACIZES DE LA ROCA ESTÁ DADA POR SU TEXTURA PUDIENDO SER CRISTALINA EN LAS ÍGNEAS A GRANULAR EN LAS SEDIMENTARIAS, SIENDO UNA CARACTERÍSTICA INTERNA DE LA MISMA.
POR OTRO LADO SU EXTRUCTURA SE REFIERE AL ASPECTO EXTERIOR DE LOS GRANDES CUERPOS DE ROCA.
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TEXTURAS MÁS COMUNES DE LAS ROCAS IGNEAS Y SEDIMENTARIAS
ROCAS INGNEAS (INTRUSIVAS) Y VOLCÁNICAS (EXTRUSIVAS)
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CLASIFICACIÓN DE ROCAS INTRUSIVAS Y EXTRUSIVAS
Términos descriptivos Felsica Intermedia Mafica Ultramafica
Intrusivas Granito Diorita Gabro Peridotita
Extrusivas Riolita Andesita Basalto
Composición
Minarales mayores
Cuarzo Feldespato potasico
Feldespato Sodico
(plagioclasa)
Anfibola Plagioclasa y feldespato
(intermedios)
Feldespato calcico
Olivino Piroxeno
Minerales menores
Muscovita Biotita
AnfibolaPiroxenos Olivino
Anfibola
Feldespato calcico
(plagioclasa)
Colores comunes Claros Medio gris o
medio verdeGris oscuro a
negro
Verde oscuro a
negro
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ROCAS SEDIMENTARIAS
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CONGLOMERADO FLUVIAL
CALIZA CON FÓSILES
CALIZA DE AGUA DULCE
ROCAS SEDIMENTARIAS
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ROCAS METAMÓRFICAS
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ESTRUCTURAS MÁS COMUNES DE LAS ROCASROCAS IGNEAS
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ROCAS SEDIMENTARIAS
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EFECTO DE LAS FUERZAS DE COMPRESIÓN Y DE TENSIÓN EN LAS ROCAS
PLEGAMIENTO Y DIACLASAMIENTO EN LAS CAPAS GRUESAS
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MICROFRACTURACIÓN EN PLEGAMIENTOS Y EN FALLAS
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EFECTO DE LAS FUERZAS DE COMPRESIÓN Y DE TENSIÓN EN LAS ROCAS
PLEGAMIENTOS TÍPICOS Y RELACIÓN ENTRE PLIEGUES Y FALLAMIENTOS
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PLIEGUES
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FALLAS O FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO - TIPOS
FALLA VERTICAL
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FALLAS O FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO - TIPOS
FALLA NORMAL
FALLA INVERSA
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FALLAS O FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO - TIPOS
FALLA TRANSCURRENTE
O LATERAL
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FALLAS O FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO - TIPOS
FALLA HORIZONTAL
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FALLAS O FRACTURAS CON DESPLAZAMIENTO - TIPOS
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EJEMPLOS
FALLA VERTICAL
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EJEMPLOS
CUARCITAS CON PLEGAMIENTO APRETADO
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EJEMPLOS
DIACLASAMIENTO NOTORIO
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DIACLASAMIENTO EN CAPAS DE ROCA DELGADAS
DIACLASAS DE TENSIÓN ENLA CRESTA DEL PLIEGUE
DIACLASAS OBLÍCUAS
DIACLASAS TRANSVERSALES
PLANO DE ESTRATIFICAIÓN
DIACLASAS LONGITUDINALESEN DIRECCIÓN AL RUMBO
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INFLUENCIA DE LA GEOLOGÍA EN VOLADURA
En lo posible la voladura debe ser planificada para aprovechar las condiciones mas favorables del terreno, respecto al rumbo y buzamiento de las discontinuidades de las rocas.
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RUMBO
x xxx xxxxx xxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxx xxxxxxxxxxx xxxx xxx x
INFLUENCIA DE LAS ESTRUCTURAS DE LA ROCA
xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxx xxxxxxxx xxx
PLANOHORIZONTAL
BUZAMIENTO
N
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INFLUENCIA DE LA GEOLOGÍA EN VOLADURA
El rumbo de los estratos perpendiculares a la perforación (eje de túnel).
Resultado: Normalmente favorable al avance y fragmentación.
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INFLUENCIA DE LA GEOLOGÍA EN VOLADURA
Rumbo de los estratos en ángulo con la dirección de la perforación.
Resultado: La roca se rompe más fácilmente hacia un lado (ejemplo hacia la izquierda).
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INFLUENCIA DE LA GEOLOGÍA EN VOLADURA
Rumbo de los estratos paralelo a la perforación.
Resultado: Corto avance y nuevo frontón con cara irregular.
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TALADRO CON EL BUZAMIENTO A FAVOR
SOLUCIÓN
CON TALADROSVERTICALES
CON TALADROSINCLINADOS
RUMBO Y BUZAMIENTO EN BANCOS DE SUPERFICIE
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TALADRO CON EL BUZAMIENTO EN CONTRA SOLUCIÓN
CON TALADROSVERTICALES
CON TALADROSINCLINADOS
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TALADRO CON EL RUMBO EN CONTRA
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SISTEMAS DE FRACTURAS
DISPERSAS
APRETADAS
ESPACIADAS
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TACO INTERMEDIO
VETA DE ARCILLA
CARGA DE UN TALADRO QUE
INTERCEPTA UNA VETA DE
DIFERENTE MATERIAL
ASPECTOS GENERALES DE CARGA DE TALADRO QUE INFLUYEN EN EL RENDIMIENTO
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H
V
(1+α)V
G1
G2
r
ψ
B = Burden.
α = Porcentaje de incremento en volumen de roca desplazada debido a la fragmentación.
ψ = Ángulo de reposo del material disparado (muck pile).
G1 = Centro de gravedad de la fuga IN-SITU.
G2 = Centro de gravedad del material desplazado (muck pile o pila de escombros).
DESPLAZAMIENTO DE LA ROCA VOLADA POR UN DISPARO DEFINIDO POR EL MOVIMIENTO DE SU CENTRO DE GRAVEDAD
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DISTRIBUCIÓN DEL MATERIAL DISPARADO Y ESPONJADO
(CONO DE ESCOMBROS)
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CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE LA MASA ROCOSA
•CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE TERZAGHI
•STINI – LAUFFER
•RICHARD DEERE (RQD)
•CLASIFICACIÓN DE BIENAWSKY
•CLASIFICACIÓN DE BARTON (Q)
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RQD ( ROCK QUALITY DESIGNATION)
INDICE DE CALIDAD DE ROCA DE DEERE; SE HA USADO EN TODAS PARTES
Y SE HA COMPROBADO QUE ES MUY ÚTIL EN LA CLASIFICACIÓN DEL MACI-
ZO ROCOSO PARA LA SELECCIÓN DEL REFUERZO EN LAS LABORES.
RQD(%) = 100 x Σ Longitud de los núcleos ≥ 10 cm. Log. del Barreno
15 cm. 12 cm. 8 cm. 7 cm.
50 cm.
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Ejemplo:
RQD = 100x(15 + 12) / 50 = 54%
Calidad: Regular
RQD CALIDAD
< 25% MUY MALA
25-50% MALA
50-75% REGULAR
75-90% BUENA
90-100% MUY BUENA
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ÍNDICE DE CALIDAD DE TÚNELES “Q” .- SIRVE PARA DETERMINAR LA
CALIDAD DEL MACIZO EN LABORES SUBTERRÁNEAS. EL VALOR NU-
MÉRICO DE ESTE ÍNDICE “Q” SE DEFINE POR:
Q= RQD/Jn x Jr/Ja x Jw/SRF
DONDE:
RQD = ÍNDICE DE CALIDAD DE LA ROCA DE DEERE
Jn = NÚMERO DE SISTEMAS DE FISURAS
Jr = NÚMERO DE LA ALTERACIÓN DE LAS FISURAS
Jw = FACTOR DE REDUCCIÓN POR AGUA EN LAS FISURAS
SRF = FACTOR DE REDUCCIÓN POR ESFUERZOS
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RMR (ROCK MASS RATING).- VALUACIÓN DEL MACIZO ROCOSO
RMR = 9 lnQ + 44
CRITERIO DE FALLA DE HOCK & BROWN
σ1 = σ3 + ( m σ3 σc + sσc)1/2
σ1 y σ3 : ESFUERZOS PRINCIPALES MÁX Y MÍN QUE SE PRODUCEN EN LA
ROTURA
σC : RESISTENCIA COMPRESIVA DE LA ROCA INTACTA
S y m : INDICAN EL GRADO DE COMPLEJIDAD DE LA MASA ROCOSA
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PARA MACIZOS ROCOSOS NO DISTURBADOS
PARA MACIZOS ROCOSOS DISTURBADOS
md = mi exp ( RMR – 100 ) 14
sd = exp ( RMR – 100 ) 6
mu = mi exp ( RMR – 100 ) 28
su = exp ( RMR – 100 ) 9
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CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKICONSIDERÓ 5 PARÁMETROS
P 1 RESISTENCIA COMPRESIVA UNIAXIAL DE LA ROCA INALTERADA
A 2 ROCK QUALITY DESIGNATION (RQD)
R 3 ESPACIAMIENTO DE DISCONTINUIDADES
Á 4.1 LONGITUD DE DISCONTINUIDAD
M 4.2 SEPARACIÓN O APERTURA
E 4 4.3 RUGOSIDAD
T 4.4 RELLENO (TIPO DE RELLENO)
R 4.5 ALTERACIÓN
O 5 CONDICIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS
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VALORES DEL RMR (BIENIAWSKI, 1989) PARÁMETROS INTERVALO DE VALORES
Resistencia de la
roca intacta a Compresión Simple
> 250 MPa 100-250 MPa 50-100 MPa 25-50 MPa 5-25 MPa
1-5 MPa
< 1 MPa
Valoración 15 12 7 4 2 1 0
RQD 90%-100% 75%-90% 50%-75% 25%-50% < 25%
Valoración 20 17 13 8 3
Separación entre juntas > 2 m 0,6-2 m 200-600 mm 60-200 mm < 60 mm
Valoración 20 15 10 8 5
Condición de las juntas
Muy rugosasNo continuas
CerradasBordes sanos y
duros
Algo rugosasSeparación < 1mm
Bordes algo meteorizados
Algo rugosasSeparación <
1mmBordes muy
meteorizados
Espejos de falla o
Relleno < 5 mmo
Separación 1-5 mm
Continuas
Relleno blando> 5 mm
oSeparación >5
mm Continuas
Valoración 30 25 20 10 0
Flujo de agua en las juntas Secas 0,0 Ligeramente
húmedas0,0-0,1 Húmedas 0,1-0,2 Goteando 0,2-0,5 Fluyendo 0,5
Valoración 15 10 7 4 0
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EJEMPLO:
SEGÚN TABLAS
C Uniaxial= 65 Mpa. 7
RQD = 45% 8ESPAC. = 300mm. 10Cond. de Discontinuidades 25Aguas Subterráneas 10RMRTotal 60
HACIENDO EL AJUSTE POR LA ORIENTACIÓN DE DISCONTINUIDADES:
RMRFinal= 60 – 5 = 55
RMRFinal = 55
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CLASIFICACIÓN DE ROCAS SEGÚN EL TOTAL DE VALUACIÓN (RMRFinal)
VALUACIÓN 100-81 80-61 60-41 40-21 <20
CLASIFICACIÓN I II III IV V(TIPO)DESCRIPCIÓN Muy Buena Buena Roca Roca Roca muy roca roca regular mala mala
SEGÚN EL RMR FINAL = 55 , LA CLASIFICAMOS EN TIPO III, QUE SERÍA
ROCA REGULAR
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EFECTO
ZONAS TRITURADAS TALADROS
ONDAS DE CHOQUE
ESFUERZOS LATERALES RESULTANTES DE LA COLISIÓNDE LAS ONDAS DE CHOQUE
ZONA DE CORTE
ZONA DE TENSIÓN
MECÁNICA DE CORTE LINEARE
E/2
ONDAS DE TENSIÓN
ONDAS DE TENSIÓN
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ESQUEMAS DE CARGA CONVENCIONAL PARA DINAMITA
1. Cebo al fondo del taladro (sin taquear).
2. Similar cebo, pero con cartucho “cama” al fondo”
3. Cebo en la boca del taladro.
4. Cebado intermedio.
5. Cartuchos con espaciadores, cebo en la boca.
6. Cartuchos sueltos, con cordón detonante
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TALADROS DE SUBTERRÁNEO, ESQUEMAS PARA VOLADURA CONTROLADA
Velocidad: 7 000m/s
NONEL
CORDÓN 3G
Velocidad: 3 000m/s (EXAMON) CEBO (DINAMITA) VELOCIDAD: 4 000m/s
CARGA DE COLUMNA CON EXAMON P DETONADOR ELÉCTRICO O DE TIPO NONEL, CON VELOCIDAD ± 2 000 m/s
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EFECTOS DE DIACLASAMIENTO DE LA ROCA EN LA VOLADURA CONVENCIONAL DE
TÚNELES Y GALERÍAS DE MINAS
RESULTADOS:
• Corte irregular, con presión lateral.
• La fracturación tiende a formar pedrones, corte estable.
• Pérdida de energía por las fisuras, desprendimiento de cuñas de roca.
• Desprendimiento de planchones
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VOLADURA CONTROLADA EN SUBSUELO
CON VOLADURA CONTROLADA
± 0,20 a 0,50 m
CON VOLADURA CONVENCIONAL
DAÑOS
± 1,5 m Daños por suma de impacto y vibración de todos los taladros
PERFIL LÍMITE
LÍMITE
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CTVE
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