1 INFORME ASESORIA PERFORACION CIRCULACION REVERSA DIVISION DE EXPLORACIONES CERRO MATOSO -COLOMBIA
Pablo Elissetche Hurtado Septiembre 2005 Introducción.-
El propósito de esta asesoría consistió en reconocer en terreno el desempeño en la operación de las máquinas de sondajes Drilltech D 245 S, de operadores, ayudantes y sus supervisores y conocer el nivel de conocimientos sobre los conceptos de la perforación con aire en circulación reversa, con el objeto de fortalecerlos, aumentarlos y corregir en caso de que se observasen distorsiones. Igualmente se me pidió observar y evaluar el comportamiento de los operadores respecto del manejo secuencial de los comandos de operación de la sonda.
El programa de la asesoría se desarrolló de acuerdo al programa que se incluye en este informe. Previo al informe técnico adjunto resumen de conclusiones y sugerencias.-
CONCLUSIONES
1.- El personal operativo de las perforadoras Drilltech D 245 S es un grupo humano que conforma un buen equipo de trabajo, entusiasta, con ganas de capacitarse, muy participativo, que tiene muy claro lo que está haciendo, salvo algunos aspectos que no conocían y potencialmente capacitado para optimizar los resultados del área. Los aspectos que desconocían son los siguientes: -Relación que debe existir entre diámetros de triconos y camisa. -Entubado de collar de pozo y uso de pipa bop para direccional flujo de rechazo. -Uso de packed de soplado convencional para limpiado de pozos -Optimización de rendimiento perforando con compresor en alta presión. -Optimización de rendimientos con uso de más de un diámetro de tricono (evita reperforación). PEH/09-05
2 -Uso de aditivos de perforación.
2.- Existe preparación suficiente de supervisores y operadores, para que en conjunto con Ingeniero de Servicios y mecánicos de Imocom, puedan preparar tanto en los aspectos operacionales de la perforación como en los de manejo y comprensión del funcionamiento mecánico de la perforadora y sus componentes, a los ayudantes actualmente en entrenamiento.
3- Se puede mejorar el rendimiento y la productividad, llevando un buen control de la operación que permita conocer día a día el desarrollo de las perforaciones y hacer las correcciones necesarias. A Ingeniero Omar Ochoa de Imocom, se le entregó planillas de informes que les pueden ayudar a controlar mejor la gestión y así tener claridad en el momento de tomar decisiones ante acontecimientos como por ejemplo el del atrapamiento de barras en la perforadora M6-05, en donde se hicieron esfuerzos loables, pero que en definitiva costaron 2 ó 3 veces el valor de las barras atrapadas.
SUGERENCIAS
1.-Mantener en terreno herramienta que permitan medir diámetros de triconos y camisa 2.-Agregar a procedimiento el uso de packed de soplado para mantener limpios los pozos 3.-Mantener en faenas triconos y camisas de acuerdo a nómina del informe. 4.-Consultar por portatriconos sugeridos. 5.-Probar trabajo de perforación con compresor en alta presión, chequeando recuperaciones obtenidas. 6.-Consultar por barras de perforación más livianas. En informe se sugiere proveedor 7.-Mejorar cuarteo de muestra húmeda con uso de bolsas Sentry. En informe se sugiere proveedor. -8. Revisar políticas de control de operación y de gestión.
EVALUACION DEL PERSONAL PEH/09-05
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A pesar del tiempo limitado que estuve en contacto con el personal, basado en la participación en las reuniones y el trabajo en terreno, puedo afirmar sin temor a equivocarme que el grupo humano que me tocó conocer conforma un buen equipo de trabajo, entusiasta, con ganas de capacitarse, muy participativo, que tiene muy claro lo que está haciendo, salvo algunos aspectos que no conocían los que expongo resaltados en mi informe técnico. El personal que participó en las reuniones es el siguiente
Operadores
Daniel Sandoval, Miguel Padilla y Juan Ruiz. Me tocó trabajar con los dos primeros en terreno y demuestran amplia experiencia en perforación. Son personas metódicas, conocen bien los comandos de la perforadora y los manejan de
forma secuencial, tienen una buena coordinación con sus ayudantes,
son abiertos a recibir sugerencias, y también a entregarlas, tienen buena comunicación y ejercen un liderazgo positivo en su equipo de trabajo. Creo que Cerro Matoso cuenta con dos buenos formadores de futuros operadores, a quienes se les debe cuidar. No trabajé en terreno directamente en la operación con Juan Ruiz, pero por su participación en las reuniones y las conversaciones que tuve con él, insinúa características similares a los otros operadores. Quizás le falta un poco mas de experiencia.
Ayudantes
Dauly Ortiz, Marlon Furnieles, Eliud Palencia, Edwin Alvarado, Temístocles, Carlos Campos, Luis Medina y Javier Campillo. – De acuerdo a lo informado por los operadores, los cuatro primeros son ayudantes en entrenamiento para operadores en distinto grado de avance en su preparación. Su participación en la reunión y la actitud demostrada en terreno me hacen pensar que están bien encaminados y pueden llegar a ser muy buenos operadores. Es necesario el apoyo permanente de los operadores
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y especialmente de la supervisión. Deben
4 apoyarse fundamentalmente en el personal de Imocom, para que se les capacite en los aspectos mecánicos y operativos de la perforadora. Poner atención en Carlos Campos y Temístocles (no registré apellido), quienes demostraron mucho interés en aprender y activa participación tanto en reuniones, como en terreno.
INFORME TECNICO
La perforación de sondajes requiere que la información obtenida a través de muestras (testigos o ripios/cutings) sea lo más precisa y confiable. La precisión tiene que ver con el volumen de la muestra (idealmente un 100 % de recuperación, aunque al considerar las mermas naturales normalmente se acepta hasta un 90 %) y con la información asociada a ella, referente al lugar exacto de donde se obtuvo.
El sondaje por aire reverso utiliza como fluido principal, para el barrido de los detritus, aire comprimido, el que es dirigido hacia el fondo del pozo a través de barras de doble pared, y permite recuperar los ripios o detritus producidos en el fondo con un mínimo de contacto con las paredes del pozo(poca contaminación).En caso de que se encuentre agua en el pozo en cantidades que no puedan ser secada por el aire comprimido, se debe trabajar con inyección de agua y la recuperación de la muestra realizada con cuarteador hidráulico Es fundamental el papel que juega la camisa (capa / zapata) de tricono y/o bit para crear presión en el fondo del pozo y así minimizar el escape de aire por el espacio anular de entre terreno y barra, obligando que se produzca la circulación reversa. Las camisas (capa / zapata) deben tener un diámetro de entre 1/32” a 1/16” menor que el diámetro del tricono con que se está trabajando. Cuando durante la perforación, los operadores notan que aumenta el flujo de muestra por el espacio anular, se debe revisar la diferencia de diámetros entre broca y camisa (zapata / capa) y si ella es mayor a 1/16”
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5 se debe cambiar la camisa. Muy abierto, escape y contaminación de muestra, muy cerrado, peligro de atrapamiento.
- Referente a lo anterior los operadores en Cerro Matoso desconocían la importancia de la relación que debe existir en los diámetros de la herramienta de corte, llámese tricono o bit, y las respectivas camisas (zapata / capa). En terreno se midieron las herramientas en uso y los resultados fueron los siguientes. Tricono.- Diámetro original 5 1/8” Diámetro actual 5”, cono agripado y con insertos quebrados.
Camisa.- Diámetro original desconocido, se presume de 5 1/8” Diámetro actual 4 15/16”, muy gastado. Se programa cambio de herramienta, instalando las únicas herramientas existentes en faena, triconos de 5 1/8” y camisas de 5”. Esto me indica que no trabajan con los triconos en una secuencia lógica. Utilizan sólo una medida 5 1/8”, y cuando se gasta lo reemplazan por uno de la misma medida, lo que implica reperforación de pozo. En el caso de perforar pozos más profundos como los que hoy en día ya están experimentando en Cerro Matoso, ya sea por desgaste o por precaución, a veces es necesario ir reduciendo diámetro formando una telescópica en la perforación. Se recomienda mantener permanentemente en faenas a lo menos cuatro diámetros de tricono con sus respectivas camisas. Sugiero lo siguiente: Triconos 5 ½”con camisas 5 15/32” y 5 7/16”, Triconos 5 3/8” con camisas 5 11/32” y 5 5/16”, Triconos 5 ¼” con camisas 5 7/ 32” y 5 3/16”y Triconos 5 1/8” con camisas 5 3/32” y 5 1/16”.
Cuando se está perforando con tricono, el aire sale al exterior de la columna en el fondo del pozo a través del porta tricono y por efecto vénturi barre el detritus, guiándolo por el centro del tricono para que ascienda a superficie a través del tubo interior de la barra.
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6 - Es importante que las camisas que se utilicen tengan un largo suficiente de tal manera cubran al máximo los faldones de los triconos y conduzcan el aire lo más cerca del fondo del pozo para que se produzca el mejor barrido del detritus. Los portatriconos generalmente utilizados son con hilo de 3 ½” para diámetros de triconos desde 6” hasta 5 1/2 “, y con hilo de 2 7/8” para triconos de diámetros de entre 5 3/8” a 5”. A continuación se muestran portatricono actualmente en uso en Cerro Matoso y modelos sugeridos.
Portatriconos en uso actual Cerro Matoso
Portatricono con hilo de 2 7/8” sugerido
Portatricono con hilo de 3 ½” sugerido
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Se debe perforar con un torque de rotación de entre 600 a 1000 PSI. La perforación debe ser siempre con el compresor trabajando en alta presión para obtener un mejor y más rápido barrido del detritus y así conseguir una mayor productividad. Sólo en el empate (inicio) de pozo y si las condiciones de terreno lo permiten es posible y recomendable trabajar con el compresor en baja.
- La perforación observada en mi visita nunca llegó a pozos mayores a 42 metros de profundidad y se realizó con el compresor trabajando en baja. El argumento utilizado por los operadores es que al trabajar en alta se produce mucho rechazo de muestra por el espacio anular, impresión sólo visual ya que no se pesa la muestra recolectada como para poder determinar el real porcentaje de recuperación. Si la relación diámetro camisa –tricono es la adecuada, no tendría porque ocurrir un rechazo de muestra mayor al 10% por el espacio anular al trabajar con el compresor en alta, por lo que se recomienda perforar en esta condición, controlar el peso de las muestras y comprobar la productividad. Es muy posible que por lo corto de los pozos no exista mucha diferencia pero vale la pena hacer la prueba.
Al perforar con tricono se debe aplicar una presión de empuje no mayor a 1000 PSI y debe ser regulada a medida que se agregan barras pues su peso añade una presión PEH/09-05
8 adicional a la columna. En el caso de las barras de 4 ½”x 6 metros que pesan 174 Kg., se equipara a los 180 mts. Se me informa que las barras actualmente en uso pesan alrededor de 240 Kg. c/u. Sugiero consultar por barras en la siguiente dirección. (www.dsichile.com)
- La velocidad de penetración que me tocó observar fue de 9 mts/hora que a mi juicio puede ser mejorada ya que los operador me comentaron
que son
conservadores en aplicar mayor velocidad por cuidar el desgaste de los triconos que según lo informados estarían durando alrededor de 600 a 700 metros. Se debe buscar un rendimiento de herramienta adecuado a una mayor productividad.
Si bien es cierto en Cerro Matoso no trabajan con martillo de fondo en sondajes, estimo necesario hacer las siguientes consideraciones: En la perforación con martillo de fondo el avance se produce por impacto, es decir el golpe del bit quiebra la roca, por lo tanto se debe llevar siempre la columna en retención para que siempre exista un espacio entre el fondo del pozo y el bit y así este tenga un recorrido suficiente para que cuando el pistón del martillo lo golpee, baje y llegue con el máximo de fuerza a golpear la roca. En este caso siempre se debe trabajar con el compresor en alta presión tanto para producir un buen barrido como para poder hacer funcionar el martillo según los requerimientos de aire recomendados por el fabricante.
Durante la perforación, el espacio anular de entre terreno y barras debe permanecer siempre limpio y estable. Se puede perforar sin espacio anular pero es muy riesgoso. La limpieza se realiza, soplando el pozo por el espacio anular y se acondiciona cada cierto número de barras inyectándole agua mezclada con aditivo viscosificador o yeso en caso de perforar en seco, y con aditivo viscosificador e inhibidor y/o detergente de arcilla, en caso de estar perforando con agua del pozo.
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9 - Las perforadoras M6-05 y M6-06 no están equipadas con válvula automática de bloqueo de aire, necesarias para desviar el flujo al tubo interior y hacerlo salir a superficie por el espacio anular, permitiendo su limpieza, por lo tanto se debe usar el accesorio de bloqueo mecánico llamado Packed de soplado convencional, que actualmente existe en faenas y que no se usa por desconocer su utilidad. Se hizo probar el accesorio a dos de los operadores, Daniel Sandoval y Miguel Padilla quienes comprobaron su eficiencia.
Permanentemente se debe chequear los o´rings de barras, portatricono y/o martillo. En cada cambio de barra se debe limpiar las roscas de las barras con un cepillo de cerdas metálicas y engrasarlas con una grasa adecuada para proteger las roscas. Igualmente se recomienda agregar un poco de grasa a los o´ring de las barras. - Actualmente la limpieza la realizan con un paño o con papel.
El collar del pozo debe ser asegurado con una buena cantidad de tubos (casings) de 6” y en lo posible instalarlo con una pipa BOP que direcciona el detritus rechazado por el espacio anular a través de una manguera hacia un lugar previamente determinado en donde no interfiera la operación y no contamine. Para hacer esto primeramente se perfora el pozo con el diámetro programado hasta una profundidad en que se alcance terreno estable y consistente, recuperando la muestra. Luego se ensancha lo ya perforado a un diámetro suficiente para instalar tubería (casing) de 6”. Se instala la tubería con la pipa BOP sellándola y fijándola al terreno con yeso. Una vez fraguado el yeso, se continúa la perforación en la forma programada.
- En el caso de la perforación de pozos cortos observada en Cerro Matoso no se justifica la instalación de casing ya que no se produce inestabilidad de los collares. Sí se recomienda en pozos más profundos, en donde se puede producir erosión de los collares como, según se me informó, ha ocurrido anteriormente.
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10 Imágenes de Pipa BOP
RECUPERACIÓN DE MUESTRA
La muestra es recuperada después de pasar por el ciclón y el cuarteador hidráulico en dos partes de 50%, una se almacena en canteros lecheros y la otra se pasa por un cedazo para el control estratigráfico de
geología. Se sugiere cuartear a un 25% con la
instalación de una bifurcación Y, en una de las mitades y recibir las muestras en bolsas de filtrado Sentry adecuadas para el efecto. (Ver foto). Existen en el mercado bolsas de tamaño suficientes para almacenar tanto las muestras para laboratorio, como las de rechazo. Ver(www.geoequipos.cl),.
Igualmente sugiero, siempre y cuando le sea cómodo a Geología recolectar ripios para el mapeo estratigráfico en cajas de cuting de 20 divisiones como la mostrada en la siguiente foto.
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LODOS DE PERFORACION Muchas veces, en la perforación de aire reverso con inyección de agua, es conveniente agregar a ésta algunos aditivos de perforación que ayudan a tener una perforación mas segura, evacuando mejor el detritus, refrigerando y limpiando la herramienta de corte, reduciendo la fricción entre la pared del pozo y la sarta de perforación, estabilizando zonas de derrumbe, suspendiendo los detritus durante las detenciones, mejorando la separación de los detritus en superficie, y evitando a veces atropamientos de la sarta de barra. Muchas veces un buen tratamiento con lodos de perforación, permite salvar un atrapamiento de barras, como el ocurrido en la perforadora M6-05. A bajo costo se pude intentar el tiempo suficiente como para compensar el valor remanente de las barras atrapadas.
Cuando se inyecta agua para la perforación reversa, la intención de preparar un lodo de perforación (agua con distintos productos químicos) es cambiar algunas de las propiedades del agua, para hacer un fluido compatible con la formación geológica que se perfora.
En particular se desea cambiar los siguientes parámetros.
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12 1.- Viscosidad. Al aumentarla se facilita el traslado de los detritus, y se obtiene efectos secundarios de estabilidad del pozo. Para esto se utilizan Viscosificadores y Espumantes.
2.- Inhibición o modificación de la capacidad de absorción de agua de arcillas y cenizas volcánicas para evitar la expansión de ellas. Se utilizan Inhibidores de arcilla
3.- Dispersar las arcillas y cenizas volcánicas reduciendo su carga eléctrica, que se manifiesta en lo pegajoso que son, pudiendo inducir a pegadas o atrapamientos. Se utilizan Dispersantes o Surfactantes que también sirven para mejorar la formación de pared en zonas permeables.
4.- Regular pH. Los aditivos de perforación trabajan mejor en rangos de pH 7(neutro) a 9. Por lo tanto, las aguas ácidas deben ser tratadas para maximizar la eficacia dde los lodos. En rangos de pH 1 a 5, los Viscosificadores no trabajan.
5.- Dureza La dureza se mide como la cantidad de iones calcio (Ca++) y magnesio (Mg++) disueltos en el agua. Las aguas que tienen más de 200ppm de dureza, ya empiezan a afectar la efectividad de los viscosificadores, particularmente la de los polímeros. El pH y la dureza se pueden tratar con ceniza de soda (Na2Co3)
Productos disponibles
1.- Químicos para tratar el agua 2.- Viscosificadores a) Bentonita b) Polímeros 3.- Detergentes y dispersantes 4.- Lubricantes 5,- Aditivos de pérdida de circulación 6.- Espumantes PEH/09-05
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Uso de aditivos de perforación
1.- Espumas
Las espumas son detergentes /surfactantes que tienen la propiedad de generar con aire y agua una gran cantidad de espuma. Esta espuma cambia la capacidad del aire de arrastrar sólidos, aumentándola considerablemente. En aire reverso, debido a que idealmente se desea una muestra seca, se usa casi exclusivamente para descargar agua del pozo. El aire está limitado a descargar el equivalente de agua que genere una presión hidrostática menor que la presión disponible del compresor. Con espuma al airear la columna de agua, se reduce la presión hidrostática y se puede vaciar el pozo y perforar con martillo, disponiendo de los psi requeridos por él.
2.- Espumas duras
Se llama espuma dura a la mezcla de aire, agua, espumante, y polímero. Esta mezcla produce una espuma en que la tensión superficial de la burbuja es mayor con espuma sola. De ahí el nombre de espuma dura la que permite contar con una mayor capacidad de arrastre que la convencional y a la par poder recubrir la parte expuesta del pozo con una pequeña capa de polímeros, que ayuda a su estabilidad.
3.- Neblinas acondicionadoras
Cuando el pozo presenta algún tipo de problema asociado con la estabilidad del terreno (se tapa el martillo o tricono con sedimento, material sube por las barras, aumenta el torque, se atrapa la herramienta, etc.), el primer paso es prepara una mezcla de aditivos que se puede inyectar para acondicionar el pozo. Las mezclas pueden ser muy variadas, dependiendo del terreno que se perfora y del problema que se experimenta. PEH/09-05
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4.- Mezcla de lodo
Cuando la neblina no es suficiente para estabilizar el pozo y solucionar el problema que se enfrenta, se puede acondicionar el pozo tratándolo como si fuera un pozo convencional perforado con lodo. Se requiere de una bomba de lodo, preparándose una mezcla de aditivos que permita solucionar el problema que se presenta. Se llena el pozo con lodo, se acondiciona haciendo circular mientras se suben y bajan las barras, y se rotan suavemente por un período de 3 a 4 horas, mínimo. Luego se procede a evacuar el lodo con aire, normalmente de arriba hacia abajo, y entonces se procede a continuar la perforación.
PROGRAMA DE VISITA DESARROLLADO
Lunes 19-09-05.Vuelo desde Santiago- Bogotá partió con 4 horas de retraso a las 11 horas adecuando conexión a Medellín donde arribo a las 18,30 hrs.
Martes 20-09-2005.Vuelo desde Medellín a Caucasia, salida 06,30 horas arribo a las 7,15 hrs.
9,30 - 10,30 horas.Inducción sobre las operaciones entregada por el Sr. Jorge Flores Páez Superintendente de Mantenimiento de quien dependen las operaciones de los equipos de perforación del área de exploraciones.
10,30 - 12,20 horas.Reunión exposición de presentación sobre Perforación con Aire en Circulación Reversa, con todos los operadores y ayudantes y la participación del supervisor de sondajes de Cerro Matoso Sr. José Ignacio Martínez y el Ingeniero de Servicio de Imocom Sr. Omar Ochoa. Se adjunta nómina de participantes.
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15 13,00 - 14,10 horas Continúa exposición después de almuerzo.
14,30 - 15,30 horas.Visita a terreno, observación de operación Perforadora Drilltech M6-06
15,45 – 18,00 horas.Reunión con Supervisor José Ignacio Martínez.-
Miércoles 21-09-05.-
06,00 – 07,00 horas Reunión con José Ignacio Martínez
y preparación exposición para operadores y
ayudantes.
8,00 – 9,30 horas Reunión con operadores y ayudantes revisando y comentando observaciones realizadas a la operación día anterior.
9,45 – 15,15 horas Visita bodega de exploraciones para reconocimiento de accesorios de perforación más comunes. Trabajo en terreno de evaluación operaciones con operador y ayudantes Perforadora Drilltech D245S, M6-06.
15,30 -18,00 horas Reunión con Srs. Jorge Flores y José Ignacio Martínez y preparación de reunión programada para jueves 22-9 a las 9,00 con profesionales del Area de Exploraciones.
Jueves 22-09-05
06,30 – 09,00 horas Trabajo con Sr. Omar Ochoa, Ingeniero de Servicios de Imocom PEH/09-05
16 Se suspende reunión con profesionales para el viernes 23-09 a las 9,00 horas.
9,00 -13,00 horas Preparación de Manual Básico de Perforación con Aire en Circulación Reversa. Reunión almuerzo con Srs. Jorge Flores y Germán Marquinez, Superintendente de Exploraciones
13,30 – 15,30 horas Observación de operaciones en terreno Perforadora Drilltech D245S, M6-06, medición de herramientas en uso. Prueba e instrucción de uso de packed de soplado convencional para limpieza de pozo. Evaluación de operador y ayudantes.
15,30 – 18,30 horas Trabajo con Sr. Omar Ochoa
Viernes 23-09-05
06,30 – 8,30 horas Reunión por separado con Srs. Jorge Flores, José Ignacio Martínez y Omar Ochoa. Preparación de reunión con profesionales.
09,00 – 11,00 horas Reunión con profesionales del Area Exploraciones. Participan las siguientes personas: Carlos Rodriguez, Gerente de Exploraciones Germán Marquinez, Superintendente de Exploraciones Jorge Flores, Superintendente de Mantenimiento Gonzalo Castillo, Jefe de Operaciones Exploraciones Juan Cerra José Ignacio Martínez, Supervisor Juan Carlos Martínez, Supervisor Fernando Castellanos PEH/09-05
17 Camilo Pérez
11,00 – 18,30 horas Preparación de Manual Básico de Perforación con Aire en Circulación Reversa.
Sábado 24-09-05
06,30 – 12,50 horas Visita al área de trabajo Perforadora Drilltech D245S, M6-05, visita a mina. Prueba e instrucción de uso de packed de soplado convencional para limpieza de pozo a otro grupo de operadores y ayudantes en Perforadora Drilltech D245S, M6-06. Entrega de Manual Básico de Perforación con Aire en Circulación Reversa al personal presente.
13 horas me retiro de Faena para viajar a Montelíbano. A las 16,30 horas vuelo a Medellín desde Caucasia.
Domingo 25-09-05
19,30 horas, vuelo a Bogotá. 22,00 horas, vuelo a Santiago arribando a las 04,30 horas del lunes 26-09-05.
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