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    1. La artroplastia total de cadera (THA) es el procedimiento de sustitucin total de una caderadaada por un prtesis artificial, a) Identifique los componentes reemplazados en la THA, b)Identifique el material o materiales empleado en la fabricacin de cada componente y lasrazones por las cuales se emplean, c) Mencione cuales son algunos delos factores que elingeniero de materiales debe tomar en cuenta en la seleccin de materiales.

    Componentes del implante

    En un reemplazo total de cadera (que tambin se llama artroplastia total de cadera), el hueso y elcartlago daados se remueven y reemplazan con componentes protsicos.

    La cabeza del fmur daada se remueve y se reemplaza con un vstago de metal que se coloca en elcentro ahuecado del fmur. El vstago femoral puede ser cementado o "calzado a presin"dentro del hueso.

    Una cabeza de metal o cermica se coloca en la parte superior del vstago. Esta cabeza reemplaza lacabeza daada del fmur que fue removida.

    La superficie de cartlago daado de la cavidad (acetbulo) se remueve y reemplaza con una cavidad demetal. A veces se usan tornillos o cemento para mantener la cavidad en su lugar.

    Un espaciador de plstico, cermica o metal se inserta entre la cabeza y cavidad nuevas para permitiruna superficie con deslizamiento suave.

    Muchos tipos diferentes de diseos y materiales se usan actualmente en articulaciones de cadera

    artificiales. Todas consisten de dos componentes bsicos:el componente de la cabeza (hecho de metal fuerte bien pulido o cermica)

    el componente de la cavidad (un espacio hueco o cotilo durable de plstico, cermica o metal, quepuedetenerunrevestimientoprotectorexterno demetal).

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    Los componentes protsicos pueden "calzarse a presin" en el hueso para permitir que su hueso crezcasobre los componentes o pueden cementarse en el lugar donde van. La decisin de calzar a presin o

    cementar los componentes se basa en un nmero de factores, como la calidad y fortaleza de su hueso.Tambin podra usarse una combinacin de vstago cementado y cavidad no cementada.

    (Izquierda)Un componente femoral no cementado estndar. (Centro)Una vista de cerca de este componentemuestra la superficie porosa sobre la cual el hueso podr crecer. (Derecha)El componente femoral y elcomponente acetabular funcionan unidos.

    (Izquierda)El componente acetabular muestra el forro de plstico (polietileno) dentro del revestimiento demetal. (Derecha)La superficie porosa de estecomponente acetabular permite que el huesocrezca sobre esta.

    MaterialesLos implantes de zirconio estn fabricados de un metal que ha pasado por un procesoque permite al metal absorber oxgeno, creando una superficie cermica. Estos implantesincorporan los beneficios de una superficie lisa con los beneficios de un material

    resistente, convirtindolos en una opcin ideal para ambas caderas

    El componente femoral o vstago generalmente ser de un material metlico como elacero o el titanio, debe ser un material especialmente resistente ya que es el encargado detransmitir todo el peso del cuerpo al fmur.

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    La cabeza o componente ceflico debe ser de un material que permita crear una superficiemuy lisa y resistente al desgaste. Cuanto mas lisa sea la superficie de la cabeza, menorser la friccin que ofrece al movimiento por lo tanto menor ser el desgaste a lo largo

    del tiempo. Los materiales que se suelen utilizar son la cermica, el acero y el polietilenode alta densidad (que es una especie de plstico muy duro).

    El componente acetabular: Este suele tener dos vertientes, la parte que se une al huesoque generalmente es metlica para ofrecer una buena resistencia a la transmisin de lascargas: acero, titanio, tantalio, etc La parte que esta en contacto con la cabeza quedeber ser lisa y ofrecer una mnima friccin y resistencia al desgaste: que podr ser de

    cermica o de polietileno.

    El ingeniero de materiales debe seleccionar cuidadosamente los materialesprincipalmente que en este caso los metales no sean toxicos y que seancompatibles con el cuerpo humano

    la siguiente caracteristica es que estos materiales deben de cumplir conciertas caracteristicas para que pueda ser usado en las protesis tambien comosu resistencia , corrocion , flexion .

    2. A) Mencione los factores ms importante que deben tomarse en cuenta en la seleccin de materiales parael cuadro de una bicicleta de montaa, b) Tome en cuenta que el acero, el aluminio y el titanio se hanempleado como metales principales en la estructura de una bicicleta y determine las principales ventajasy desventajas de cada uno de ellos, c) Las bicicletas ms modernas se fabrican con materialescompuestos avanzados. Explique por qu y mencione los materiales compuestos especficos empleados

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    en la estructura de una bicicleta.

    Coste del material

    * Peso

    RIGIDEZ

    ductilidad

    RESISTENCIA A LA TRACCIN

    RESISTENCIA A LA FATIGA

    TENACIDAD

    B) ventajas y desventajas del acero , aluminio y titanio

    Acero;Es un material muy noble, resistente y fuerte. Pero pesado y se oxida. Es el materialms antiguo con el que se empezaron a fabricar las bicicletas, posteriormente se pas aaleaciones ms ligeras y al aluminio.

    Ahora se est volviendo a utilizar por ser un material que absorbe bien las vibraciones. Connuevos mtodos de clculo y procesos de fabricacin se pueden obtener cuadros de acerorelativamente ligeros, y con buenas propiedades, adems de un aspecto diferente, y de diseominimalista.

    En concreto, acero 4130 - una aleacin de acero - que se conoce comnmente enla industria de la bicicleta como Cromo-Moly, contiene los siguientes agentes dealeacin: 0,28 a 0,33 por ciento de carbono, 0,4 a 0,6 por ciento de manganeso,

    0,8 a 1,1 por ciento cromo, de 0,15 a 0,25 por ciento de molibdeno, 0,04 porciento de fsforo, 0,04 por ciento de azufre, y el 0,2-al 0,35 por ciento de silicio.El otro 95 por ciento es simple hierro. Ahora, hay cientos de tipos de acero, el4130 encuentra su camino en los cuadros de bicicleta porque, entre otrosatributos, su soldabilidad, conformabilidad, resistencia, ductilidad y tenacidad.(Muchos cuadros de baja calidad estn fabricados con acero 1020, que se llamasimplemente acero al carbono, y tiene significativamente menor fuerza que losaceros al cromo-molibdeno.)

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    (Los nmeros que se estan usando son designados por la "Society of AutomotiveEngineers" y la "American Iron and Steel Institute")

    Aluminio;no se oxida y es ms ligero, aunque menos resistente. Esto hace que sea un material

    ms fcil de trabajar y permite utilizar mejores tcnicas de fabricacin como el doble o tripleembutido (que elimina impurezas y mejora las caractersticas del material), o el hydroforming,que permite conseguir cuadros con diferentes secciones y espesores, mucho ms eficientes ycon mejores diseos.

    Es cierto que la baja elongacin aumenta el riesgo de de rotura.Con un cuadro(frgil) de elongaciones por debajo de alrededor el 9 por ciento se debera hacerun anlisis ms exhaustivo de otros factores.Tenemos que mirar tambin: lafuerza, la dureza, la resistencia y el lmite,.. tal vez no merezca la pena.

    Lo que encontramos es que el aluminio (con excepcin de un par de aleaciones,como la 5086) no tiene un lmite de resistencia apropiado. Esto significa queincluso una minscula carga, si se aplica durante suficiente tiempo, dar lugareventualmente, a una rotura por fatiga.El Acero y titanio estn bien en estesentido, no en cambio el aluminio.

    Titanio;es rgido y slido. Es un material muy noble, y tiene la mejor relacin peso-rigidez-comodidad-solided. Sin embargo es con diferencia el ms caro y debido a su dureza y que esmuy difcil de trabajar; punto de fusin alto, cuesta mecanizar por ello no tiene una granindustralizacin detrs y su precio es an ms caro.

    los aspectos negativos de titanio son varios, y van a impedir al titanio seconvertirta en el material omnipresente del mercado. En primer lugar, es caro. Noslo el coste de la energa utilizada para extraer el metal es costoso, tambin losrequisitos de procesamiento intensivo en funcin de los costes.

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    Los otros problemas tienen que ver con la fabricacin.Todos han odo hablar sinduda de que el titanio que es difcil de soldar y de mecanizar.Pero lo que nopuede hacer nunca, es cortar dejando esquinas con titanio.El procedimientometiculoso es esencial. Sin ello, se corre el riesgo de contaminacin en lassoldaduras, lo cual puede resultar catastrfico.Todo un fracaso de cuadro.

    Fibra de Carbono;Es muy ligero y rgido, pero tambin muy frgil. Cuesta trabajarlo (apequea escala), aunque la industrializacin de las empresas del sector y la mejora de procesode fabricacin de estas hacen que el estos hayan mejorado enormemente (diseo de moldes,

    procesos trmicos, trenzado de las fibras, materiales de las mismas, etc). As se pueden obtenerinfinidad de diseos con diferentes espesores y refuerzos, permitiendo una esttica externalimpia, y un comportamiento de alto rendimiento.

    Actualmente se utilizan materiales compuestos avanzados, ya que estos son ms

    livianos, reduciendo en un 50% el peso de la bicicleta en su totalidad, adems son

    ms resistentes a cualquier agente daino que los materiales comunes lo que los

    hace ms duraderos, tambin tenemos que a pesar de ser elaborados son ms

    baratos que los elementos comunes lo que hace de ellos la eleccin ms rentable y

    productiva, adems se debe notar que el proceso de fabricacin ahora es menos

    elaborado y ms fcil de realizar.

    Algunos de los materiales compuestos utilizados son los siguientes:* ALUMINIO SCANDIUM

    ALEACIN MODERNA, 7075-T6 + Sc

    CARACTERSTICAS MECNICAS SUPERIORES (NO NORMALIZADA)

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    * ALUMINIO 6061- ESTADOS UNIDOS

    MEJOR EXTRUSIONABILIDAD

    TRATAMIENTO TRMICO MADURACIN NATURAL

    * ALUMINIO 7005-T6 - EUROPA

    MAYOR RESISTENCIA

    MADURACIN NATURA

    3. Mencione los criterios ms importantes para seleccionar materiales que habrn de emplearse en uncasco protector de uso deportivo, b) Identifique los materiales que podran satisfacer estos criterios, c)

    Por qu las aleaciones de titanio no seran una buena eleccin para esta aplicacin?

    Los materiales con los que estn fabricados son plsticos y fibras especiales

    que permiten una gran ligereza, una elevada resistencia mecnica y una amplia

    absorcin del impacto, esto se puede aplicar igualmente al ciclismo, tanto de

    carretera, BTT, como de ocio.

    * Livianos

    * Resistentes

    * Ergo dinmicos

    * Un grado considerable de flexibilidad

    1) Cascos de termoplstico: fabricados en diferentes materiales

    ( poliamida, policarbonato, polietileno, polipropileno,etc. ) poseen una notable elasticidad y

    mitigan en gran medida el choque sufrido por el crneo y la columna vertebral en caso de cada.

    2) Cascos de fibra: construidos en fibra de vidrio, kevlar o fibra de carbono, son moderadamentergidos . Ofrecen una excelente resistencia mecnica y una absorcin correcta del impacto. Son poco

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    adecuados para regiones calurosas(emisin de partculas invisibles de fuerte olor con altastemperaturas).

    3) Cascos multi-estratos :inspirados en los modelos utilizados para la bicicleta.

    Se componen de una delgada carcasa exterior y una gruesa capa interior de poliestireno.

    A tener en cuenta:

    El peso: factor de gran importancia, pues nos puede evitar una dura carga para

    los msculos de la nuca y evitarnos dolores de cabeza.

    La ventilacin: Nos evitar llevar un horno sobre la cabeza los das calurosos.

    Sacando la consideracin del peso del casco y la libertad de movimientos, el problema es que sea"slido".

    El objetivo de un casco (o cualquier dispositivo para proteccin ante colisiones) no es "separar" el

    punto de colisin del objeto protegido, sino absorber la energa de la colisin para no transmitirla a,

    en nuestro caso, la cabeza. El casco ideal se deforma (no es slido) y esa deformacin es

    permanente, ya que toda la energa que se le aplica la absorbe para evitar que sea aplicada a la

    cabeza. Por ejemplo, un gran casco de caucho devolvera toda la energa absorbida al deformarse

    luego de la colisin y si bien puede salvarnos de un crneo fracturado, probablemente nos fracture

    el cuello en el rebote

    4. Las superaleaciones con base en nquel se emplean en la estructura de los motores de turbina de

    los aviones. Cules son las propiedades principales de este metal que lo hacen deseables paraesta aplicacin?

    Las superaliaciones basadas en niquel , como regla general , poseen una composicion quimicacompleja

    contienen grandes cantidades de elementos de aleacion con el fin de producir una combinacionde alta resistencia a altas temperaturas , a la corrosion , a las vibraciones y a la termofluencia

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    (alta resistencia mecanica a altas temperaturas)

    se comportan adecuadamente hasta los 1000'c , para temperaturas superiores se utilizansuperaliaciones de cobalto

    Debido a sus propiedades, las aleaciones base

    s del 50% del peso de los mo

    mico de motores de turbina se incrementa con el aumento de las temperaturas deentrada de la turbina tiene, en part n de la turbina se ha incrementado en unpromedio de a o. Dos factores principales que han hecho posible esteaumento son

    nico.

    2. El desarrollo n de elementos refractarios, tales como Re, W, Ta, y Mo.

    n de temperatura se deben a los conceptos avanzados deref --- n y la temperatura se corresponde con una temperatura media de la mayor partede metal acercarse 1.830 F (1.000 C).

    A pesar de superaleaciones mantener su resistencia significativa a temperaturas cercanas a 1800 F,

    que tienden a ser susceptibles al ataque del medio ambiente debido a la pres

    s exigentes, talescomo palas y paletas de la turbina, las superaleaciones, son a menudo recubiertas para mejorar la

    resistencia del medio ambiente.

    estructura cristalinapresentan una micro estructura peculiar , causante de excelentes propiedades con una

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    distribucion en dos fases;gamma y gamma prima

    fase gamma . Solucion solida centrada en las cara que actua como matriz

    fase gamma prima . Dispercion de precipitados ordenado intermetalicos , responsable de la granresistencia de los superaliaciones

    pequeas cantidades de otros elementos , como el aluminio o el titanio , para formar la fasegamma prima.

    El cromo protege el producto final de la corrosion mientras que otros metales como el titanio yel wolframio , incrementan la dureza . Despues la mezcla liquida se enfria , apareciendo unamasa de niquelaluminio

    el tamao final de las particulas de gamma prima se controla variando la velocidad de

    enfriamiento del material .

    Endurecimiento por precipitacionalgunas superaliaciones de niquel que contienen aluminio y titanio forman precipitadoendurecedores.Durante el envejecimiento , se aumenta la esistencia ala aleacion , sobre todo a las altastemperaturas

    5. Identifique varios equipos deportivos que podran beneficiarse con los materiales inteligentes ocon la tecnologa de los MEM (Sistemas microelectromecanicos). Mencione las razones

    concretas de la idoneidad de la aplicacin.

    Aplicaciones comunes incluyen:

    Impresoras de inyeccin de tinta, que utilizan piezoelctricos o burbuja trmica de eyeccin

    para depositar la tinta sobre el papel.

    Acelermetros en los automviles modernos para un gran nmero de finalidades, entre ellas el

    despliegue de colchn de aire (airbag) en las colisiones.

    Acelermetros en dispositivos de electrnica de consumo, tales como controladores de juegos

    (Nintendo Wii), reproductores multimedia personales y telfonos mviles (Apple iPhone) [8] y

    una serie de Cmaras Digitales (varios modelos Canon Digital IXUS). Tambin se usa en

    ordenadores para estacionar el cabezal del disco duro cuando es detectada una cada libre,

    para evitar daos y prdida de datos.

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    Giroscopios MEMS modernos utilizados en automviles y otras aplicaciones de orientacin

    para detectar, por ejemplo, un rolido y desplegar una cortina air-bag ms o activar el control

    dinmico de estabilidad.

    Sensores de presin de Silicio, por ejemplo, en sensores de presin de neumticos de

    automviles, y en sensores de presin arterial desechables.

    Pantallas por ejemplo, el chip DMD en un proyector basado en la tecnologa DLP posee en su

    superficie varios cientos de miles de microespejos.

    Tecnologa de conmutacin de fibra ptica que se utiliza para tecnologa de conmutacin y

    alineacin para comunicaciones de datos.

    Proyector de cine digital : Philippe Binan realiz, 2000, la primera proyeccin de cine numricopblico de Europa, fundada sobre la aplicacin de un MEMS desarrollado por Texas Instruments

    Aplicaciones Bio-MEMS aplicaciones en medicina y tecnologas relacionadas con la salud

    desde Lab-On-Chip (laboratorios en un chip) a Anlisis Micro Total (biosensores, sensores

    qumicos) para MicroTotalAnalysis (biosensor, chemosensor).

    Aplicaciones IMOD en la electrnica de consumo (sobre todo pantallas en los dispositivos

    mviles). Se utiliza para crear tecnologa pantalla de modulacin interferomtrica - reflexiva.

    El Adams Golf DiXX Digital Instruccin Putter usa MEMS, concretamente un microsistema de

    navegacin inercial para analizar los factores del movimiento del swing, incluyendo el camino,

    el tiempo, la velocidad y los niveles de vibracin de la mano.

    Microscopia de fuerza atmica o AFM: Los sensores de fuerza (micropalancas) usados en

    AFM son en s sistemas microelectromecnicos producidos con tcnicas de microfabricacin.

    Con estos pueden obtenerse medidas de fuerzas en el rango de pN (piconewton) a nN

    (nanonewton), as como levantar topografas de superficies a escala atmica.

    Relojes que contabilizan la altura y presin, en caso de alpinistas.

    Se utilizan para hacer ropa deportiva, tales como trajes de neopreno, y con otras

    fibras para hacer ropa cmoda con un ajuste perfecto.

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    6. El acero inoxidable es una aleacin resistente a la corrosin debido a que contiene grandes

    cantidades de cromo. Cmo protege el cromo al metal de la corrosin?

    Fuentes de acero inoxidable.

    En metalurgia, el acero inoxidablese define como una aleacinde acerocon

    un mnimo del 10 % al 12 % de cromocontenido en masa. Otros metalesquepuede contener por ejemplo son el molibdenoy el nquel.

    El aceroinoxidable es un acero de elevada resistencia a la corrosin, dado que

    el cromo, u otros metales aleantes que contiene, poseen gran afinidadpor el

    oxgenoy reacciona con l formando una capa pasivadora, evitando as la

    corrosin del hierro(los metales puramente inoxidables, que no reaccionan con

    oxgeno son oro y platino, y de menor pureza se llaman resistentes a la

    corrosin, como los que contienen fsforo). Sin embargo, esta capa puede ser

    afectada por algunos cidos, dando lugar a que el hierro sea atacado y oxidadopor mecanismos intergranulares o picaduras generalizadas. Algunos tipos de

    acero inoxidable contienen adems otros elementos aleantes; los principales

    son el nquely el molibdeno.

    Acero suave que herrumbre.

    (con pintura u otros medios), toda la pieza o componente puede eventualmente empezar a corroerse.

    Acero Inoxidable) y auto renovable.

    -10 m)equivalente re mr-

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    superficial del metal signif

    ue eem

    r ue e er be e be e e ue m e mu be e reee e e re

    e mer..

    7. Los robots se emplean en las industrias de automocin para soldar dos componentes en sitiosespecficos. Evidentemente, la posicin final del brazo debe determinarse con precisin parasoldar los componentes en la posicin necesaria,

    a) En la seleccin del material del brazo del robot, Qu factores deben considerarse?,

    principalmente este material debe de cumplir con las caracteristicas de desgaste , resistente aaltas temperaturas, que contenga cierta duereza tambien que sea maleable y facil de mecanizarpara que a la hora de mecanizar no sea tan costoso.

    b) seleccione un material adecuado para esta aplicacin.Una fundicion al alto vacio o aluminio

    8. Explique por qu el contacto entre un metal duro y otro blando no es adecuado paraaplicaciones donde sea importante la resistencia a la abrasin, b) Cmo protegera unaherramienta de acero de corte de su deterioro prematuro? Y c) disee un proceso parasolucionar el problema.Principalmente cuando se desea resistencia a la abrasion nunca hay que combinar un metalduro y otro blando ya que es la misma abrasion quien terminara por acavar con el materialblando puesto que la abrasion es

    El desgaste por abrasion, que es el mas comun en la industria, sedefine como la accion de corte de un material duro y agudo a travesde la superficie de un material mas suave. Tiende a formar ralladurasprofundas cuando las particulas duras penetran en lasuperficie, ocasionando deformacion plastica y/o arrancando virutas.

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    El desgaste adhesivo, tambien llamado desgaste por friccion adeslizante, es una forma de deterioro que se presenta entre dos

    superficies en contacto deslizante. Este desgaste es el segundo mascomun en la industria y ocurre cuando dos superficies solidas se

    deslizan una sobre la otra bajo presion. El aspecto de la superficiedesgastada sera de ralladuras irregulares y superficiales.

    La prolongacion de la vida util de partes o piezas se ha comienza alograr mediante:

    1.- Aplicacion de recubrimientos protectores antidesgaste

    2.- La reparacion con soldadura de partes y piezas que han sufridodesprendimientos.

    3.- Diseo de nuevos materiales con caracteristicas de resistencia aldesgaste que sustituyan materiales actualmente en uso.

    se analizaria si la herramienta de corte es la correcta para el material

    al cual trabajara , despues se verificarian las condiciones de cortepara que la herramienta tenga la vida util y no se acorte este plazo ,verificar si necesita de un refrigerante y de ser asi ponerlo en elproceso y por ultimo ver de cuanto tiempo es la vida util delherramiental y verificar el proceso para que la herramienta

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    desgastada no pueda causar algun defecto

    9. Una determinada aplicacin necesita un material que debe ser muy duro y resistente a lacorrosin a temperatura y atmosfera ambientales. Seria benfico, aunque no necesariamente,que el material fuera tambin resistente al impacto, a) Si usted solo considera las caractersticasprincipales, Qu clase de materiales investigara para su seleccin?, b) si usted considera todotipo de caractersticas, Qu clase de materiales investigara? Y c) sugiera un material

    a)el acero inoxidable. las fundiciones como la fundicion de cobalto . Platinob) investigaria los materias principalmente que no se corroan tan facilmente y que tenga grrandureza pero a la vez que sea maleable tal vez trabajar con un acero comun y darle unt

    ratamiento termico o un recubrimiento que le de unas mejores carateristicas .aluminio . Acero inoxidable , funciones , acero SAE 4140 aceros tratados termicamentec)fundiciones de cobalto

    bibliogra:

    http://orthoinfo.aaos.org/topic.cfm?topic=A00682http://www.arthritis.org/espanol/tratamientos/cirugia/cirugia-tipos-reemplazos/http://www.cirugiaarticular.com/protesis/cadera/

    http://biziosona.com/2013/06/28/materiales-de-los-cuadros/http://bikesportlleida.creatuforo.com/materiales-usados-en-los-cuadros-tema40.htmlhttp://sportadictos.com/2014/02/comprar-bicicleta-fibra-carbono

    http://prezi.com/e4b22n_5wbkv/superaleaciones-base-niquel/http://unipols.sep.gob.mx/politecnologia/index.php/rev1/article

    http://www.slideshare.net/herovalrey/superaleaciones

    http://www.multimet.net/pdf/introduccionacero.pdfhttp://www.slideshare.net/javiergarciaavalos/fundicion-y-colado-al-alto-vaciohttp://www.dcne.ugto.mx/Contenido/revista/numeros/2/desgaste.htm

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