selección de sostenimiento

7/14/2019 seleccin de sostenimiento

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CRITERIOS PARA LA SELECCIN DE

SOSTENIMIENTO EN MINA


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INTRODUCCIN

En la actualidad los accidentes por cada de rocasson el principal problema de la minerasubterrnea. Por tal motivo se est poniendo

bastante nfasis en el tema de seguridad. Entre lasprincipales causas de los accidentes de cada derocas tenemos la falta de un buen desate de rocas yla no colocacin de elementos de sostenimiento.

El sostenimiento en minera es muy importantepues un buen sostenimiento reduce el nmero yfrecuencia de cadas de rocas y por ende evita ominimiza los daos al personal y a los equipos.


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SOSTENIMIENTO

DEFINICIN:

El sostenimiento ofortificacin son losprocedimientos y elconjunto de elementosque se instalan en elmomento de la excavacin

y tiene por objetomantener abierta laslabores durante laexplotacin compensando la condicin inestablede la masa de roca quesoporta.


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OBJETIVOS DEL SOSTENIMIENTO

Principalmente tenemos dos objetivos:

1. Proteger al personal, equipo e instalaciones.

2. Mantener abierta las excavaciones segn las

dimensiones y secciones de diseo en formasegura.


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CATEGORA DE LOS ELEMENTOS DE

SOSTENIMIENTO


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PERNOS DE ROCAEl empernado es un procedimiento que impide o

neutraliza el fenmeno de descompresin de la roca entorno al tnel o excavacin, evitando as la cada derocas. La accin de los pernos debidamente situadosen la periferia de la excavacin, normalmente seemplea para consolidar los techos, aprovechando laresistencia natural que ofrece el arco.

Los pernos se unen a las rocas, lo refuerzan y seoponen a su desunin.


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PERNO DE ANCLAJE MECANICO

Consiste en una barra de acero con un dispositivo de

expansin en el extremo final, que se abre mediante una rosca,

lo que le permite fijarse a la roca por rozamiento.

La barra se tensa mediante una tuerca en el extremo (cabeza).

Es unperno activo, y su uso es muy limitado.

La fuerza de anclaje es muy sensible al dimetro del taladro y

a la calidad de la roca. Con el tiempo tiende a disminuir la

fuerza de anclaje por relajacin del sistema de expansin.


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Instalacin Revisar el estado del perno, las roscas y el anclaje.

Asegurar que los anclajes giren libremente.

Ajustar el anclaje al dimetro del taladro. Sacar la camisa plstica del anclaje antes de insertarlo.

Se recomienda un torque y tensin adecuada para la

instalacin.


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SPLIT SETConsiste en un tubo de acero de alta resistencia, ranurado en toda su

longitud, en un extremo es mas delgado, para facilitar suintroduccin en el taladro y en el otro extremo tiene un anillosoldado para su instalacin y retener la placa.

Los split set son utilizados mayormente para sostenimiento

temporal. No es recomendable su uso en rocas intensamentefracturadas y fracturadas.


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INSTALACIN

Perforacin del taladro

Verificar que los taladros sean mslargos que los pernos

Hacer pasar la placa atreves del tubo

ranuradoColoca el extremo del tubo en la

entrada del taladro

Sacar el barrenos de la perforadora ycolocar el adaptador o culatn,acoplndose ste al otro extremodel tubo.

Se acciona la perforadora la cualempuja el tubo hasta pegar la

platina contra la roca.


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SWELLEX Los pernos de anclaje de Swellex son tubos de acero de alta calidad,

que se expanden con bombas de agua de alta presin dentro de unhoyo pre-perforado.

El perno swellex est formado por un tubo de dimetro original de 41

mm, el cual es plegado durante su fabricacin para crear una unidad de

25 a 28 mm de diametro.

Este es insertado en un taladro de 32 a 39 mm de diametro. La varilla

es activada por inyeccin de agua a alta presin (aprox. 30 Mpa).


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INSTALACIN Se perfora el taladro Bolsa metlica inflable insertada al

taladro.Mediante la bomba se aplica agua a

alta presin para inflar el tubo,proceso que dura unos pocos

segundos. Cuando la presin del agua llega a 30

MPa, la bomba se paraautomticamente, quedando elswellex expandido en toda sulongitud dentro del taladro.

Los resultados en pruebas aldesgarramiento para extraer estospernos son interesantes, porque alparecer, con el tiempo, aumenta lapresin de apriete de la roca sobre elswellex.


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PERNO HELICOIDAL INYECTADO CON RESINA O CEMENTO

Se trata de una barra de acero corrugado, fijada a la roca

mediante mortero o resina. Puede ser activo o pasivo.

La fijacin puede ser mediante cartuchos de resina,

cartuchos de mortero de cemento o directamente inyectando

cemento en el taladro.

Este ltimo sistema es el que ofrece mejores resultados, pero

es ms lento y laborioso. Por eso en rocas de buena calidad

se emplean generalmente cartuchos que, ofrecen un

comportamiento suficientemente satisfactorio.


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ALTERNATIVAS DE ENCAPSULANTESRespecto a la seleccin de las alternativas de encapsulantes, deben de

tomarse las siguientes consideraciones durante la eleccin:

a) De usarse Cartuchos de Cemento. Su uso en toda la columna del

taladro, determinar un aporte de capacidad de carga efectiva del anclaje

a partir de las 18 - 20 horas de haber sido instalada la barra de acero.

b) De usarse Cartuchos de Resina, La aplicacin de esta alternativadepender de un buen manejo de los tiempos de autosostenimiento y de

un buen control de los dimetros de perforacin receptores de los

cartuchos de resina. Cuando se usa resina, sea sta de fraguado rpido

(menos de 30 segundos) o fraguado lento (2 a 4 minutos), el perno

trabaja a carga completa en ms o menos 5 minutos. c) De usarse Inyecciones de Cemento. Su uso en toda la columna del

taladro, determinar un aporte de capacidad de carga efectiva del anclaje

a partir de las 20 - 24 horas de haber sido instalada la Barra de acero

Helicoidal o Barra de construccin.


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PERNOS DE ANCLAJE RESINA

1. Perforar un taladro de

1 a la profundidad

deseada

2. Insertar los cartuchos de

resina, insertar un obturados

3. Empujar el perno a

travs de los cartuchos

6. Perno instalado4. Girar el perno 5. Aplicar presin en la

cabeza del perno.


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Los componentes principales son los siguientes:

+ Catalizador

Resina polister, 28.5%

Sellador (caliza triturada), 66%Acelerador, 0.5%

Resistencia a la compresin uniaxial 1,120 Kg/cm2

Resistencia a la tensin 630 Kg/cm2

Resistencia al corte 525 Kg/cm2

Este perno de roca, tiene las siguientes propiedades fsicas:

COMPONENTES DE UN PERNO CON RESINA


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CABLES DE ACERO

Los cables son elementos de reforzamiento, hechosnormalmente de alambres de acero trenzados, loscuales son fijados con cemento dentro del taladro en lamasa rocosa. El cable comnmente usado es eldenominado trenzado simple conformado por 7alambres, que en conjunto tienen 5/8 de dimetro,con una capacidad de anclaje de 25 Ton.

Pueden ser usados en cualquier longitud, en el rangode 5 a 30 m, ya sea en la modalidad de cable simple odoble.


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TIPOS DE CABLE DE ACERO


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MALLA METALICA

La malla metlica es utilizada,

para prevenir la cada de rocas

ubicadas entre los pernos de

roca, actuando en este caso

como sostenimiento de lasuperficie de la roca tambien,

para retener los trozos de roca

cada desde la superficie ubicada

entre los pernos, actuando en

este caso como un elemento deseguridad; asimismo sirve como

refuerzo del shotcrete.

Existen dos tipos de mallas: la

malla tejida y la malla

electrosoldada.


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TIPOS DE MALLA

La malla tejida: es flexible y tiene gran capacidad para tomar cargas. Sinembargo, es mas difcil de manipular durante la instalacin y no esrecomendable usarla con shotcrete, debido a la dificultad de eliminar las bolsasde aire entrampadas detrs de las uniones de las malla.


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TIPOS DE MALLA La malla electrosoldada: consiste en una cuadrcula de alambres soldados en

sus intersecciones, generalmente de # 10/08, con cocadas de 4x4, construidasen material de acero negro que pueden ser galvanizada. Esta malla esrecomendada para su uso como refuerzo del concreto lanzado (shotcrete).


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INSTALACIN1. Sealar el rea donde deber instalarse la malla.

2. Desatar todo bloque suelto del rea donde se instalar la malla.

3. Presentar la malla utilizando de ser necesario gatas o puntales.

4. Anclar definitivamente con pernos de roca.

5. Asegurar la malla utilizando la misma platina del perno, si stean no ha sido instalado, o arandelas a presin o segundaplatina de retn y tuerca, si el perno ya fue instalado.

6. Acomodar o moldear la malla a la forma de la superficie de laroca utilizando ganchos de fierro corrugado de 3/8, colocados en

taladros de 0.5 m de longitud.7. Evitar en lo posible superficies con la malla suelta, especialmente

cuando se contempla la aplicacin del shotcrete sobre la misma.

8. Los traslapes entre mallas sern como mnimo 20 cm y debenestar asegurados con pernos de anclaje, con un amarre inicial de

alambre #8.


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INSTALACIN9. En reas de altos esfuerzos, deben

eliminarse los empalmeshorizontales de la malla metlicaen el tercio inferior de loshastiales, estos traslapes debenefectuarse a una altura mnima de

2.5 m respecto al nivel del piso. Losempalmes verticales en estos casosdeben reforzarse con varillas defierro corrugado de 3/8 y 0.7 m delongitud.

10. Cuando el uso de la malla espuntual, se puede recortar la mallapara su manipulacin sencilla.

11. La malla es muy propensa adaarse fcilmente con la

voladura, siendo recomendablereemplazarla, recortando lospedazos daados y colocando una

nueva.


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CONCRETO LANZADO

(SHOTCRETE)Concreto lanzado (shotcrete) es el nombre

genrico del concreto cuyos materiales

componentes son: cemento, agregados,agua, aditivos y elementos de refuerzo, loscuales son aplicados neumticamente y

compactados dinmicamente a altavelocidad sobre una superficie.


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SISTEMA DE MEZCLA SECA

Se mezclan agregados con un agente cementante.La mezcla agregado cemento es alimentada a una mquina de

shotcretera.La mezcla es introducida dentro de una manguera a travs de un

regulador de materiales.El material es transportado por aire comprimido a travs de la manguera

hasta una boquilla, aqu en la boquilla se adiciona a los materiales aguaintroducida a presin, producindose la mezcla de todos losingredientes cemento agregado agua.

La mezcla producida es lanzada desde la boquilla, a alta velocidad sobrela superficie a ser shotcreteada.

El equipo es ms compacto por lo tanto ms adaptable en tneles conespacio limitado o de seccin pequea.

La mezcla puede contener agregados hasta 3/4 de tamao mximo.Se produce polvo durante la operacin de lanzado.

La perdida por rebote inevitablemente es alta.


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Sistema de Mezcla Seca


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Sistema de Mezcla Hmeda

Todos los ingredientes, incluyendo el agua, perousualmente excluyendo los aditivos, son mezclados.

El concreto o mortero es introducido dentro de la cmara

del equipo de shotcreteo.La mezcla es introducida dentro de una manguera y es

movilizada por aire comprimido.Los aditivos son usualmente adicionados en la boquilla.

Aire adicional es inyectado en la boquilla para incrementarla velocidad y mejorar el lanzado del mortero o concreto.El mortero o concreto es lanzado desde la boquilla, a alta

velocidad, sobre la superficie a ser shotcreteada.


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CIMBRAS

Los arcos metlicos, denominados tambin comocerchas o cimbras, es un sistema pasivo desostenimiento debido al hecho que los arcos de acero

no interactan con la roca de la misma forma quecomo ocurre con los pernos ; en este caso, loselementos se hacen parte de la masa rocosa.


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CARACTERSTICAS

Estructuras altamente resistentes para sostenimientopermanente

Condiciones de roca intensamente fracturada o muy

mala Condiciones de altos esfuerzos Proporciona soportes incluso despus de haber

ocurrido deformaciones importantes Espaciadas de 0.75 a 2 m.


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FORMASForma de bal generalmente se usa en minera

Forma de Crculo y herradura generalmente usada en tneles


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INSTALACINEl tiempo de instalacin debe ser en un tiempo mnimo,

debido a la presin sobre el techo y paredesAsegurar el techo, lo cual se podr realizar mediante la

colocacin de shotcrete temporal o marchavantes de sernecesario para una buena instalacin.

Las cimbras deben estar correctamente apoyadas y sujetas alpiso, debindose mantener su verticalidad, para esto esnecesario, asegurar con candamos anclndolos contra lapared a la cimbra.

Las siguientes cimbras a colocar se asegurarn con lostirantes y se protegern en forma sistemtica con el

encostillado.La estabilidad de la cimbra contra las paredes rocosas es

esencial para esto se debe reforzar utilizando bolsas derelleno para que haya una transferencia uniforme de lascargas rocosas sobre las cimbras.


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Gatas Las gatas sirven como elemento auxiliar antes de la

instalacin de los pernos de roca y malla metlica y enel minado de vetas de buzamiento echado, tipo manto,

para soportar bloques o cuas potencialmenteinestables del techo de los tajeos.


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SOSTENIMIENTO CON MADERA

TIPOS DE SOSTENIMIENTO CON MADERASostenimiento con cuadro de maderaSostenimiento con puntales de seguridad.Sostenimiento con woodpacks


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CUADROS DE MADERASon estructuras de

maderas las cuales trabajancomo soporte externo.stos son utilizados parasostener galeras, crucerosy otros trabajos dedesarrollo, en condicionesde roca fracturada a

intensamente fracturaday/o dbil, de calidad mala amuy mala y en condicionesde altos esfuerzos.


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PARTES DE UN CUADRO

Sombrero.

Postes.

Tirantes.

Solera Encribados

Enrejados.


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TIPOS DE CUADROSCuadro Recto: Este tipo de cuadro es usado cuando la mayor presinprocede del techo. Consta de un sombrero soportado por dos postes

verticales, los cuales tambi

n resisten los empujes laterales de las cajas. Suprincipal ventaja es su simpleza, su fcil preparacin e instalacin y ofrece un

buen sostenimiento en terrenos medios.Cuadro Cnico: Son usados cuando la mayor presin procede de loshastiales. En este tipo de cuadro se reduce la longitud del sombrero,inclinando los postes, quedando el cuadro de forma trapezoidal.

Cuadro Cojo: Estos estn compuestos por slo un poste y un sombrero. Seutilizan en vetas angostas menores de 3 m de potencia.


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INSTALACIN Si el cuadro lleva solera, sta se coloca en primer trmino, cuidando su

horizontalidad y separacin con respecto a la solera del cuadro anterior.

Cuando no se va a poner solera, se hacen unos huecos en el piso (patillas) paracolocar el extremo inferior del poste; en caso de armarse los cuadros sobreterreno blando , se utilizan tablones de madera llamados plantillas para que elposte no se hunda en el terreno y pueda tenerse una mayor rea desustentacin.

Se paran los postes. Para mantener los postes en correcta posicin (inclinacin, perpendicularidad,

etc.) puede hacerse mediante tablas que se clavan y sostienen debidamente lospostes.

Se pone el sombrero y los tirantes.

Se procede al encribado. Se enrejan los cuadros.

Cuando no llevan destajes los elementos principales del cuadro, para colocar lostirantes se clavan cuas en los postes, y sobre ellas va el tirante de tal maneraque est colocado entre el sombrero y el poste, generalmente para evitarposibles desplazamientos del tirante se le clava al poste.


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PUNTALES DE SEGURIDAD

Es el elemento ms simple y usofrecuente de sostenimiento en vetasangostas.

Los puntales son miembroscompresivos con rangos de resistenciade 7 a 10 MPa, construidos de maderaredonda de 5 a 10 de dimetro ylongitudes que no deben superar los3.5 m, para evitar su pandeo y prdidade resistencia.

La seccin circular de un puntal

ofrece una mayor capacidad portanteque las secciones cuadradas. Cuantomenor sea la longitud de un puntal,stos ofrecen mayor capacidadportante.


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PUNTAL DE SEGURIDAD VERTICAL

Tambin se colocapuntales de seguridad, enforma vertical (llamadoscachacos), estos tambin

van a presin y con unaplantilla al techo otambin al piso , estasson empleadas en caso dedesplazamiento de

estructuras cuandoquedan con fallasfracturadas en el techo ocorona de la abertura


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PROCEDIMIENTO PARA COLOCAR PUNTALES

Desatar el techo

Desquinchar el piso

Hacer la patilla en la caja piso Cortar la plantilla

Medir el largo del puntal

Preparar el puntal

Colocar el puntal


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CRITERIO DE SELECCIN

DE SOSTENIMIENTO,SEGN CLASIFICACIN DE

LA GEOMECNICA


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RMR: ROCK MASS RATING(Bieniawski, 19761989)


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RMR: ROCK MASS RATING(Bieniawski, 19761989)


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RMR: ROCK MASS RATING (Bieniawski, 19761989)


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tnel es conducido a travs de un granito ligeramenteintemperizado con un sistema dominante de diaclasasbuzando 60 contra la direccin de avance.

Los ensayos ndices y el registro de los testigos de lasperforaciones diamantinas, dan valores tpicos deresistencia a la Carga Puntual de 8 MPa y un valorpromedio de RQD de 70 %.

Las diaclasas que son ligeramente rugosas y estnligeramente intemperizadas, con una separacin menorde 1 mm, tienen espaciamiento de 300 mm. Se anticipanque las condiciones tuneleras sern mojadas.

EJEMPLO PRCTICO


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Nota 1. Para superficies de discontinuidades ligeramente rugosas y alteradas

con una separacin de < 1 mm, la Tabla A.4 da una valoracin de 25. Cuando

se dispone de una informacin ms detallada, se puede utilizar la Tabla E

para obtener una valoracin ms refinada. De aqu, en este caso, la

valoracin es la suma de: 4 (longitud de discontinuidades de 1 3 m), 4(separacin de 0.1 1.0 mm), 3 (ligeramente rugoso), 6 (ningn relleno) y 5

(ligeramente intemperizado) = 22.

Nota 2. La Tabla F da una descripcin de Regular para las condiciones

asumidas, donde el tnel est avanzando contra el buzamiento de un sistema

de juntas que esta buzando 60. Usando esta descripcin para Tneles y

Minas, la Tabla B da un ajuste de5.

EJEMPLO PRCTICO


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EJEMPLO PRCTICO Bieniawski (1989) public un conjunto de pautas para la seleccin del

sostenimiento de tneles en roca, en base al RMR, estas pautas son

reproducidas en la Tabla 2.

Tabla 2: Pautas para la excavacin y sostenimiento de un tnel rocoso

de 10 m de ancho de acuerdo con el sistema RMR(Segn Bieniawski,

1989)


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INDICE DE CALIDAD TUNELERA DE LA ROCA Q


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EJEMPLO PRCTICO Dado la siguiente tabla, con los datos geomecnicos de un yacimiento.

Se requiere realizar una abertura de 3.2 metros sobre el SEDIMENTARIO.

Que tipo de sostenimiento recomienda?

Cual debe ser la abertura mxima que se puede construir sobre el

INTRUSIVO que NO necesite sostenimiento?

EJEMPLO PRCTICO


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EJEMPLO PRCTICO

1. Sin sostenimiento2. Pernos espordicos

3. Pernos sistemticos.

4. Pernos sistemticos con shotcrete sinrefuerzo, de 40-100 de espesor.

5. Shotcrete reforzado con fibras, 50-90 mm

y pernos.

6. Shotcrete reforzado con fibras, 90-120 mm ypernos.

7. Shotcrete reforzado con fibras, 120-150 mm ypernos.

8. Shotcrete reforzado con fibras, > 150 mm, conarcos de acero (cerchas)reforzados con

shotcrete y pernos.9. Revestimiento de concreto armado.


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EJEMPLO PRCTICO


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EJEMPLO PRCTICO

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