Topografía Minera

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TOPOGRAFÍA MINERA

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Topografía en la Mina

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TOPOGRAFA MINERA

TOPOGRAFIA III

INTRODUCCIN

La minera es una actividad industrial que consiste en la remocin de grandes cantidades de suelo y subsuelo, que es posteriormente procesado para extraer el mineral y ser convertido en una materia prima que resultara til para el ser humano.La funcin topogrfica empieza desde el inicio de los estudios geolgicos para la exploracin, creacin del modelo geolgico, creacin del modelo de calidad y la planeacin minera, dando como resultado la posterior explotacin del mineral empleando conocimientos de topografa aplicada a la minera. Este sistema de explotacin est regido por los parmetros tcnicos empleados en la minera a cielo abierto, donde se utiliza la distribucin por sectores escalonados en forma de bancos y bermas, para la extraccin del mineral de manera selectiva. Para dar forma a la configuracin de la superficie terrestre se hace necesaria la labor topogrfica, ya que son inherentes los temas de replanteo, diseo de vas, conformacin de taludes, diseos geomtricos de voladura y clculo de volmenes, entre otras facetas que a topografa aplicada a la minera en las canteras se refiere y que son constantemente requeridas en el desarrollo de la minera a cielo abierto.Teniendo en cuenta su importancia e implicaciones, al interior del trabajo se describe la aplicabilidad de una de las ciencias que intervienen para que esta se lleve a cabo, como lo es la topografa. Con relacin, a la aplicabilidad de la topografa especficamente para extraccin de materia prima, encontraremos a lo largo del presente informe los procedimientos topogrficos para el funcionamiento correcto de la topografa en la minera.

Entre estos procedimientos, se encuentra la elaboracin de diseos geomtricos de voladuras que consiste en representar las especificaciones requeridas para la explotacin minera. Los trabajos topogrficos intervienen en todas las fases del proceso minero. En el caso de minera de interior, y sin nimo de ser exhaustivos, podemos mencionar los siguientes ejemplos: Prospeccin y exploracin. Investigacin por sondeos del yacimiento. Replanteo de la malla de sondeos terica, levantamiento topogrfico de la situacin real de los sondeos; sondeos inclinados. Replanteo de registros mineros. Levantamiento inicial de la zona minera. Replanteo de las obras e instalaciones a construir en el exterior. Toma de avances; replanteo de obras e instalaciones a construir en el interior. Replanteo de labores subterrneas; rompimiento entre labores.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Dar a conocer la importancia de las funciones del rea de Topografa Aplicada a la minera, y porque sus conceptos, metodologas, tcnicas y tecnologas son de gran importancia en esta actividad.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Identificar el contexto laboral del topgrafo y sus funciones dentro de una empresa minera. Aprender a aplicar nuevos mtodos topogrficos usados en la minera. Conocer el rol de topgrafo en una empresa minera. Conocer el funcionamiento de las diferentes herramientas con que se cuenta en la topografa. Disear planos topogrficos de acuerdo a las necesidades en la minera. Conocer las distintas herramientas con las que se cuenta en la minera.

FUNDAMENTO TERICO

1. TOPOGRAFA

Lapalabra topografa proviene de un vocablo griego, que est compuesta por elementos lxicostopos o , que significa lugar, territorio y grafa, que significa descripcin, tratado y escritura. La topografa es la ciencia que estudia los objetivos de la superficie de la tierra, con sus formas y detalles, tanto naturales como artificiales o ficticios.Estarepresentacin tiene lugar sobre superficies planas, limitndose a pequeos aumento deterreno, usando la denominacin degeodesia que es unaciencia matemtica que estudia y determina lafiguray magnitud de todo elglobo terrestreque construye los mapas proporcionado o correspondiente para reas mayores, pero en el caso de latopografa laTierraes plana geomtricamente, mientras que para la geodesia no lo es.Losmapas topogrficos usan elsistema de representacin de planos acotados, mostrando la parte ms alta del terreno usando las lneas que conectan los puntos con la misma cota, que es el nmero que en los mapas indica la altura de un punto sobre el nivel del mar o sobre otroplanode nivel con denominadas curvas y dicen que el mapa es topogrfico, es el que estudia la distribucinde la parte ms alta de la superficie de la tierra.

Latopografa es una disciplina otcnicaque se encarga de describir de una forma muy detallada la superficie de un terreno, pero no solo se limita a realizar la elevacin de campos en los terrenos sino que posee componentes edicin y redaccin cartogrfica, que se encarga de estudiar las elaboraciones de los mapas geogrficos.La topografa es esencial en varios campos, tales como: Agrimensura Arqueologa Arquitectura Geografa Ingeniera Geogrfica Ingeniera Catastral y Geodesia Ingeniera Forestal Ingeniera Agrcola Ingeniera Civil Ingeniera sanitaria Sistemas de Informacin Geogrfica Oceanografa Cartografa Alcantarillados Diseo de vas Tneles Ingeniera Petrolera Ingeniera Ambiental Ingeniera en Transporte y Vas de Comunicacin Ingeniera Pesquera Agronoma Ingeniera de Minas

2. MINERALa minera es la actividad productiva mediante la cual se identifican zonas con presencia de minerales, los extraen y procesan de forma que podamos contar con los metales que usamos en nuestra actividad diaria (Cobre, oro, plata, etc.).La diversidad de minerales que se encuentra en todo el territorio nacional abre la posibilidad de explotacin en muchos lugares dando trabajo directa e indirectamente a muchas personas. Y al exportar los minerales, el pas recibe divisas que son tiles para nuestro desarrollo, as genera un importante ingreso de divisas a la economa. Los mineros tienen el compromiso de explotar y usar los recursos naturales de manera eficiente, cuidando el ambiente, respetando la diversidad de culturas, costumbres y principios de nuestras comunidades, actuando con responsabilidad social y cumpliendo las leyes.El mtodo minero es un proceso interactivo tanto desde el punto de vista temporal como espacial, que permite llevar a cabo la explotacin minera de un yacimiento por medio de un conjunto de sistemas, procesos y mquinas que operan de una forma ordenada, repetitiva y rutinaria.En principio tan solo existen, actualmente, tres mtodos en su sentido ms amplio que son: El mtodo de explotacin por minera a cielo abierto El mtodo de explotacin por minera de interior o minera subterrnea. El mtodo de explotacin por sondeo.

3. ETAPAS DE LA MINERIALlegar a transformar un depsito de minerales en un yacimiento y operar como una mina no es tarea fcil. Consta de una serie de extensas etapas que demandan capital, tiempo, exactitud, rigurosidad y esfuerzo de un gran equipo humano, responsable de que todo resulte de la mejor forma en cada una de las etapas. En resumen estas son:

A. CATEO Y PROSPECCIN

En esta etapa se buscan zonas en las que se presume existe un yacimiento minero, vale decir, zonas geolgicas susceptibles de ser explotadas (vetas, diseminados, lavaderos). Durante el cateo se recogen rocas del suelo o se cavan zanjas para obtener muestras y analizarlas fsicamente (ver color, dureza, etc.); mientras que en la prospeccin se aplican anlisis qumicos y estudios geofsicos. Las actividades de cateo y prospeccin en reas libres no requieren de permiso o autorizacin previa. Sin embargo, si quiere realizar dichas actividades en reas que no son libres, debe tener en cuenta que: En reas donde existan concesiones mineras, reas de no admisin de denuncios y terrenos cercados y cultivados, no se podr efectuar el cateo y prospeccin, salvo permiso previo de su titular o propietario. En zonas urbanas o de expansin urbana, zonas reservadas para la defensa nacional, zonas arqueolgicas o sobre bienes de uso pblico, est prohibido el cateo y prospeccin, salvo autorizacin previa de la autoridad competente.

B. EXPLORACINLa base de cualquier trabajo bien hecho es la planificacin de las actividades a realizar. Esto es especialmente importante en la investigacin minera. As, en Investigacin Minera se suele subdividir el trabajo en tres etapas claramente diferenciadas, de forma que solamente se aborda la siguiente en caso de que la anterior haya cumplido satisfactoriamente los objetivos previstos. Aunque pueden recibir distintos nombres, en trminos generales se trata de una fase de pre exploracin, una de exploracin propiamente dicha y otra de evaluacin. Si incluso sta ltima alcanza los resultados previstos se realiza un estudio de viabilidad econmica.Como objetivos generales de cada una de estas etapas se pueden fijar los siguientes: Pre exploracin: Tiene por objeto determinar si una zona concreta, normalmente de gran extensin, presenta posibilidades de que exista un tipo determinado de yacimiento mineral. Esto se establece en funcin de la informacin de que disponemos sobre ese tipo de yacimiento y sobre la geologa de la regin de estudio. Suele ser un trabajo fundamentalmente de gabinete, en el que contaremos con el apoyo de informacin bibliogrfica, mapas, fotos areas, imgenes de satlite, etc., aunque puede incluir alguna salida al campo para reconocer las zonas de mayor inters. Exploracin: Una vez establecidas las posibilidades de la regin estudiada, se pasa al estudio sobre el terreno. En esta fase aplicaremos las diversas tcnicas disponibles para llevar a cabo de forma lo ms completo posible el trabajo, dentro de las posibilidades presupuestarias del mismo. Su objeto final debe ser corroborar o descartar la hiptesis inicial de existencia de mineralizaciones del tipo prospectado.

Evaluacin: Una vez que hemos detectado una mineralizacin de inters minero, es decir, en la que observamos caracteres que permiten suponer que pueda llegar a ser explotada, pasamos a llevar a cabo su evaluacin o valoracin econmica. A pesar de lo que pueda parecer, los datos de sta no son an concluyentes, y debe ir seguida, en caso de que la valoracin econmica sea positiva, de un estudio de viabilidad, que contemple todos los factores geolgicos, mineros, sociales, ambientales, etc., que pueden permitir (o no) que una explotacin se lleve a cabo.Para cumplir con cada uno de estos objetivos disponemos de una serie de herramientas, unas para aplicar en campo y otras en gabinete.C. EXPLOTACINLa explotacin de un yacimiento minero supone la existencia de una concentracin de un mineral, elemento o roca con suficiente valor econmico como para sustentar esta explotacin minera con un beneficio industrial para la empresa. El valor de la produccin se obtiene mediante la valoracin econmica del yacimiento, de acuerdo con los datos del estudio de investigacin minera, y por tanto, dependen de la naturaleza y caractersticas de la mineralizacin, que sern unas determinadas. De forma que para poder cumplir con esta condicin, tenemos que analizar los costes que implica la explotacin minera del yacimiento. En el caso de la minera subterrnea, es comn la perforacin, voladura, acarreo y transporte fuera de la mina (rieles o ruedas). Cuando se trata de minas superficiales, el proceso comprende la perforacin, voladura, carguo y transporte.D. BENEFICIO Consiste en extraer o concentrar la parte valiosa de un agregado de minerales desarraigado y/o fundir, purificar o refinar metales, ya sea mediante un conjunto de procesos fsicos, qumicos y/o fsico qumicos. En otras palabras, el mineral que sale de la mina se somete a un proceso metalrgico llamado concentracin para mejorar su ley. Luego de ello, en las fundiciones, el concentrado es llevado a altas temperaturas para eliminar impurezas y poder refinarlo posteriormente.E. COMERCIALIZACIN Consiste en la venta de minerales. El ejercicio de esta actividad es libre, para realizarla no se requiere del otorgamiento de una concesin. No obstante, en las transacciones o contratos de compra-venta de productos mineros, tanto comprador como vendedor estn obligados, bajo responsabilidad, a precisar la procedencia de los productos, esto es, deben identificar el derecho minero del cual ha sido extrado y/o especificar, en el caso de productos metalrgicos, el certificado de planta de beneficio.F. CIERREEl cierre de minas es un proceso progresivo; empieza en la primera etapa del proyecto, con el diseo conceptual, y termina cuando se han alcanzado de manera permanente los objetivos especficos del cierre. Consiste en el conjunto de actividades que deben implementarse a lo largo de las operaciones de un proyecto minero con el fin de cumplir con los estndares ambientales establecidos y alcanzar los objetivos sociales deseados, despus de la etapa de minado.4. TOPOGRAFA EN LA MINERAEn toda labor minera y desde las etapas previas a la explotacin, es fundamental el uso de la Topografa. Por lo tanto, adems de conocer los equipos y tcnicas de topografa, resulta fundamental conocer los principios bsicos para la aplicacin de mediciones topogrficas en las diferentes operaciones, con especial nfasis en la explotacin minera.4.1. REPLANTEO Y UBICACIN DE PUNTOS TOPOGRFICOSUna vez que se ha instalado en forma adecuada el equipo de medicin preferentemente en un punto de coordenadas conocidas, se deben realizar los siguientes pasos: Identificar la ubicacin del equipo de medicin para iniciar toda la medicin respecto de las medidas originales ya conocidas. Conociendo las coordenadas del punto de ubicacin del equipo, se empiezan a asignar coordenadas a los puntos que se van tomando y que sirven para la medicin, registrndolas ya sea en una libreta o en forma automtica para las estaciones totales. A partir de cada medicin se debe indicar al ayudante que mueva el prisma o elemento de referencia para ir tomando todos los puntos de inters. Para los taqumetros es necesario tomar el ngulo horizontal y vertical adems de la distancia geomtrica. En las estaciones totales, todo este proceso se remite a apretar el botn correspondiente una vez que se toma cada punto. Construir un para con todos los puntos identificados, los que deberan reflejar un mapa de puntos y coordenadas topogrficas, como se muestra a continuacin. 4.2. NIVELACIN:Para conocer el desnivel entre dos puntos a travs de un instrumento que mida ngulos y distancias, se puede calcular el cateto del ngulo formado por la proyeccin sobre la superficie de referencia, el segmento que une a los dos puntos y el desnivel que buscamos. Este mtodo adolece de una prdida muy rpida de precisin en cuanto las distancias y/o el ngulo de elevacin crecen. Para obtener en el desnivel entre dos puntos una precisin de milmetros, se emplean los niveles.Los niveles, son los aparatos que permiten obtener una visual rigurosamente horizontal. El clculo del desnivel entre dos puntos se consigue a partir de la diferencia de lecturas a dos miras o reglas verticales donde se apoyan dichas miras. Si se encadenan desniveles parciales, se puede calcular un desnivel total entre dos puntos muy alejados. Dentro de la gama de mtodos de nivelacin simple, el mtodo ms recomendable y el que se suele utilizar, es el mtodo del punto medio ya que elimina todos los errores sistemticos del nivel, los de esfericidad y refraccin, e incluso los de defectuosa correccin. 4.3. PERFILES DE TRANSPORTEUn perfil de transporte (transversal o longitudinal) es una seccin que se dibuja haciendo un plano que corta verticalmente la superficie, ya sea a travs de la Tierra, o a por medio de un objeto como un talud minero o un camino de acceso.Las secciones ayudan en el anlisis de terrenos e ilustran como se puede interactuar con la construccin. La lnea de base de la seccin indica la interconexin entre el piso y el espacio areo y sirve como una marca para visualizar el relieve topogrfico. Tpicamente la lnea de base se sita al nivel del mar para el anlisis de escala mayor, pero cualquier elevacin puede situarse como la lnea de base inicial para anlisis de pendiente se sitio de menor escala. Si se usa una lnea de base que no sea el nivel del mar se le refiere como un dato superficial. Esta lnea de base es la elevacin ms baja mostrada en el dibujo de una seccin. 4.4. DIBUJO DE UNA SECCIN:Si se tiene un mapa de lneas de nivel, es muy fcil dibujar una simple seccin. El proceso se puede indicar a continuacin: Identificar el plano del corte, la lnea a travs de la cual se quiere ver un corte de seccin. Dibujar una lnea de base y lneas horizontales que representan cada entorno. Se puede escoger cualquier escala para este dibujo. Es mejor usar una escala que sea lo suficientemente grande para poder ver, pero lo suficientemente pequea como para que el dibujo sea fcil de manejar. Estas lneas de elevacin horizontal debern coincidir con las elevaciones del contorno del mapa a lo largo del plano de corte. Proyectar las lneas desde la interseccin de las curvas de nivel a lo largo del plano de corte hasta la elevacin correspondiente en el dibujo de la seccin. Marcar los puntos apropiados. Conectar los puntos para completar la seccin.

4.5. GEOMETRA DE SECCIONES O PILASUna vez finalizados los trabajos de terreno mediante la toma de puntos y replanteo grfico en un mapa cmo se indic anteriormente, se puede realizar un completo trabajo, que incluye el clculo y representacin grfica de secciones, como por ejemplo, botaderos de estril, taludes y pilas de mineral previas al carguo. En la actualidad, se utilizan en forma intensiva programas computacionales que interactan con el trabajo en terreno mediante interfases que permiten intercambiar la informacin en forma rpida y confiable, minimizando errores y mejorando las posibilidades de interpretacin de informacin. Para ello se debe realizar el siguiente procedimiento: El primer paso consiste en presentar en forma grfica los puntos tomados en terreno, mediante softwares del tipo CAD u otros relacionados, como por ejemplo Vulcan, Datamine y Surpac para el caso minero. Generacin de la Triangulacin en forma automtica, previa a la generacin de curvas de nivel. Cada uno de los vrtices del tringulo tiene coordenadas X, Y, Z. Representacin grfica (3D) de la triangulacin con curvas de nivel indicadas. Vista de planta de la seccin con representacin de curvas de nivel.

5. APLICACIONES DE LA TOPOGRAFA EN LA MINERALa minera juega un papel trascendental en la economa evolutiva de un pas, por la ingente riqueza que produce constantemente y por el gran potencial adquisitivo de recursos naturales y humanos que genera un proyecto viable.5.1. TOPOGRAFA A CIELO ABIERTOLa minera a cielo abierto es una de las actividades humanas que en mayor medida alteran la morfologa de las zonas a las que afecta. Este sistema de produccin de materias primas supone la extraccin de los materiales estriles que se superponen a las masas mineralizadas, creando huecos de considerables proporciones que slo en ocasiones vuelven a llenarse. Las tierras estriles, si el mtodo de explotacin no permite volver a depositarlas en el hueco creado, se almacenan en vertederos (vaces) cuya forma y dimensiones varan continuamente a medida que avanza la explotacin minera. La normativa medio-ambiental obliga al minero a prever y desarrollar una serie de medidas que minimicen el impacto de las labores mineras y que van a suponer nuevas modificaciones de la morfologa del terreno. Los trabajos topogrficos en explotaciones de este tipo deben adecuarse al ritmo con que la minera moderna modifica el entorno en el que se asienta. Algunas de las tareas con las que se enfrenta el equipo topogrfico de una empresa minera adquieren un carcter crtico, debido a las limitaciones de tiempo para realizarlas y a que condicionan otros trabajos posteriores, que a su vez son vitales para el funcionamiento de la mina.

El equipo se ocupa tambin de apoyar a los restantes equipos tcnicos de la mina en la elaboracin y seguimiento de los distintos proyectos y planes que van a guiar la marcha de la explotacin. En todos estos trabajos van a emplearse distintas tcnicas topogrficas, aplicadas a levantamientos planimtricos y altimtricos, a replanteos y a cubicaciones. Los trabajos topogrficos en una explotacin minera a cielo abierto presentan una serie de caractersticas propias: Se localizan en un rea relativamente pequea.- Aunque algunas explotaciones afectan a superficies importantes, la actividad de una mina a cielo abierto se desarrolla en una zona cuyo tamao mximo alcanza algunos centenares de hectreas. En esta zona se localiza la corta o cortas, los vertederos y las instalaciones que completan el complejo minero. Se desarrollan a lo largo de un periodo de tiempo extenso, comenzando varios aos antes de que la mina entre en produccin y, con frecuencia, terminando despus de que el yacimiento se haya agotado, mientras se completan las ltimas fases de los trabajos de restauracin del rea afectada. Son de tipo muy variado y en ellos se aplican tcnicas muy diferentes.

En algunos de ellos, especialmente los de carcter ms sistemtico, el factor tiempo es crtico: se dispone de pocos das (o pocas horas) para su realizacin y hay que evitar, en lo posible, que puedan afectar a la produccin. Determinan, en buena medida, la correcta marcha de la explotacin. Por tanto, tambin son crticos en este sentido.Se han considerado tres etapas distintas de la actividad minera. Conviene sealar que esta divisin es una simplificacin de la realidad, ya que muchas de las tareas contempladas se extienden en el tiempo y coexisten con las de etapas posteriores. Estas etapas son las siguientes: Trabajos Topogrficos Iniciales: Consisten en el establecimiento de la infraestructura topogrfica (redes de vrtices) y en la elaboracin de la cartografa inicial de la zona afectada, necesaria para los distintos proyectos (explotacin, restauracin, instalaciones, etc.): Establecimiento de la red trigonomtrica. Levantamiento topogrfico inicial. Trabajos Topogrficos de apoyo a la elaboracin del proyecto de explotacin: Investigacin geolgica. Proyecto de explotacin. Vertederos. Planes de restauracin. Proyectos de instalaciones, accesos, lneas elctricas, etc. Trabajos topogrficos durante la etapa de produccin de la explotacin:Se trata de trabajos, con frecuencia sistemticos, que posibilitan la marcha correcta de la explotacin minera: Levantamiento de los avances de frentes de trabajo y vertederos. Marcaje de las separatrices entre mineral y estril. Marcaje de sondeos de control de leyes. Levantamiento y/o marcaje de barrenos de voladura. Nivelacin de plantas de trabajo y control de estabilidad de taludes. Apoyo topogrfico a los trabajos de restauracin.5.2. TOPOGRAFA LASEREl sistema de escner I- Site es un mtodo de levantamiento topogrfico terrestre desarrollado para recopilar informacin tridimensional obteniendo millones de puntos topogrficos de una manera gil y directa, permitiendo obtener los datos y controlar en tiempo real las reas cubiertas e integrarlos para la generacin de Modelos Digitales del Terreno. Los sistemas de escner lser terrestres consisten en la aplicacin de un haz lser y la medicin de la seal de reflexin. El software asociado que permite la adquisicin de los datos, el control del escner y la introduccin de los parmetros de acuerdo a las condiciones de cada trabajo. En el proceso de escaneo se pueden distinguir dos partes diferenciadas: la toma de datos y el tratamiento de los mismos. Durante la adquisicin de datos se recoge la informacin espacial y de seal de reflexin de los puntos; durante la fase de tratamiento se realiza un anlisis de los datos y se integran los diferentes barridos para obtener la nube de puntos que dar lugar a los modelos tridimensionales. Los mtodos de escaneo lser se pueden entender como una combinacin de medidas en direccin y de tiempos de respuesta de la reflexin. El sistema permite tambin la 3/3 obtencin de la intensidad y del color de los objetos dependiendo de la seal de reflexin. Esto es de gran inters porque se obtienen en diferentes tonos de gris sobre la superficie barrida los materiales, texturas y estructuras existentes, lo cual permite posicionamientos de contactos litolgicos y otros cambios de materiales y geometra de las estructuras directamente sobre el modelo o topografa.El tratamiento de los datos permitir obtener lneas de contorno, volmenes, lneas de rotura, representaciones tridimensionales de los objetos como se puede observar en las figuras.Nube de puntos de distintas superficies en una explotacin

Curvas de nivel obtenidas a partir de la nube de puntos 8/8

Mapa altimtrico de las superficies5.3. APLICACIONES EN LA INDUSTRIA MINERALos drones, conocidos como vehculos areos no tripulados (UAV), son capaces de realizar un control y monitoreo de las operaciones mineras, as como servir de herramienta clave a la hora de evaluar su impacto ambiental. Del mismo modo, los UAV pueden realizar la observacin de operaciones con necesidad de coordinacin area, y realizar seguimientos de movimientos de tierra, acumulacin de residuos, o balsas, entre otras aplicaciones.Un caso de aplicacin en la industria minera se da en la Divisin Gabriela Mistral (DGM), donde mediante la toma imgenes los drones se encuentran registrando todo el proceso productivo. Este proyecto de innovacin tecnolgica, desarrollado por DGM junto a la Direccin Cluster de Codelco, busca entregar un apoyo concreto a los trabajos de topografa, en orden de optimizar la informacin, tanto en el tajo mina, como en los botaderos de desmonte o en cualquier sector de inters dentro de la mina.

Finalmente, los agigantados pasos de la ciencia y tecnologa aplicada a la sociedad e industria moderna, nos demuestra quelos drones cambiarn el trabajo en la minera, la construccin y la agricultura. Por su versatilidad,estos aparatos estn demostrando su potencial para proveer alternativas ms baratas y efectivas que los aviones tripulados en industrias de prospeccin, exploracin y explotacin de recursos minero energticos

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