Pract. 2 Maquinas de Perforacion Ok

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOLÓGICA

METODOS DE EXPLOTACION MINERA EQUIPOS DE PERFORACIÓN MÁS USADOS EN LA INDUSTRIA MINERA EN EL PAÍS DOCENTE

: Ing. HERNAN FERNANDEZ GALVEZ

ALUMNOS

:

CICLO

:



JARA VÁSQUEZ, Gilmer



MERLO PALOMINO, Richard

IX

CAJAMARCA, JUNIO DEL 2014

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

INDICE

INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 3 1.

PERFORADORAS UTILIZADAS EN MINERIA A CIELO ABIERTO. .......... 4

1.1. RL48 PERFORADORA ROTATIVA PARA SONDEOS CON TUBOS TESTIGOS, MARTILLO DE FONDO Y BARRENA HELICOIDAL (marca ROLATEC). ..................................................................................................... 5

2.

1.2.

DM25-SP. A HARD WORKING DRILL DRILL (marca ATLAS COPCO) ......... 6

1.3.

PERFORADORA SUPER PORTATIL DE SUPERFICIE EGD ............ 7

1.4.

GOLDEN BEAR 1400m N.......................... ............. .......................... ........................... .......................... ............... ... 8

PERFORADORAS UTILIZADAS EN MINERIA SUBTERRANEA ............... ............ ... 9

2.1.

JUMBO FRONTAL BOOMER ........................... .............. .......................... .......................... ...................... ......... 9

2.2.

BOOMER XE4C.......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... ................ ... 10

2.3.

JUMBO ROBOTIZADO .......................... ............. .......................... .......................... .......................... .................. ..... 11

2.4.

RAISE BORING .......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... ................ ... 12

2.5.

BLIND HOLE........................... ............. ........................... .......................... ......................... .......................... ..................... ....... 13

2.6.

SONDAJE CON DIAMANTINA-DIAME U8 ........................... ............. .......................... .............. 15

2.7.

ROBBINS 73RVF C: PERFORADORA DE CHIMENEAS ................. ............ ..... 17

2.8.

PERFORADORA DE CHIMENEAS (Robbins 34RH C QRS) ............ 21

CONCLUSIONES ............................................................................................. 25 LINKOGRAFIA ................................................................................................. 25

METODOS DE EXPLOTACION MINERA

2


INTRODUCCIÓN Si bien es cierto las diferentes actividades mineras, tanto las que se desarrollan subterráneamente, como aquellas cuyas labores transcurren en el exterior o a cielo abierto cada día los trabajos de perforación vienen siendo más exigente, tanto en calidad, como en eficiencia, siendo este en cualquiera de las áreas o rubros, para lo cual el encargado del proyectos debe contar con los conocimientos que están a la vanguardia de la tecnología para utilizar una máquina capaz de cubrir con sus expectativas rendimiento, fiabilidad y optimización, ya sea en

de

perforaciones para la

exploración de minerales metálicos económicamente rentables, petróleo, gas, geotecnia y exploración de recursos hídricos, es decir tanto para la exploración como para sacar testigos. Teniendo a la disposición el advenimiento de nuevos conocimientos y nuevas tecnologías para contar con un equipamiento de alta calidad

que

serán

comprobados por una dilatada experiencia en el mundo de la explotación las fábricas encargadas de construir estas máquinas están innovando a cada día para que sus productos para mejorar su rendimiento y fiabilidad que sean capaces de cubrir con las expectativas y necesidades de los operadores y clientes. Contando actualmente con maquinaria que sumamente

eficiente

veloz y confiables como son las TBM, los JUMBOS de 4 brazos, la STOPER, la SEGOQUI THD-20, Raise Boring, etc. Para los trabajos de perforación y voladura que se llevan a cabo en nuestro país se usan equipos de perforación de diferentes tipos y modelos de acuerdo al método de explotación y al tipo de perforación; por lo que algunos equipos tienen mayor relevancia e incidencia, la cual es propósito desarrollar en el presente trabajo.


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1. PERFORADORAS UTILIZADAS EN MINERIA A CIELO ABIERTO. En minería a cielo abierto es usual utilizar perforadoras de mayor diámetro de taladro que en minería subterránea, en donde estamos limitados por la necesidad de no perturbar demasiado la masa rocosa circundante con altas cargas explosivas por taladro para contribuir a su mejor sostenimiento. Además se cuenta con equipos de carga y acarreo de mayor dimensión que hacen posible el transporte de fragmentos de roca volada de mayor tamaño que en subterráneo, fruto del disparo de taladros de diámetro grande y más espaciados. A la vez, se facilita el uso de explosivos a granel y el abaratamiento de los costos de fragmentación de la roca. Los mayores diámetros de perforación usados ponen un límite al empleo de perforadoras a percusión y dan lugar al empleo de las perforadoras rotativas, principalmente las que usan brocas de triconos. En éstas ya no hay percusión y la penetración de la broca en la roca se produce por trituración y no por corte; para ello se requiere de mucho mayor empuje y torque que en la perforación por percusión. El mayor diámetro de perforación produce además mayor cantidad de detritos de roca y obliga al uso de mayores caudales de agente de barrido, principalmente aire. La alta presión sobre la broca significa que las más pequeñas están en el orden de no menos de 6 pulgadas de diámetro a fin de que sus cojinetes resistan los esfuerzos, en tanto que las más grandes están en el orden de las 12 pulgadas pues mayores diámetros requerirían de máquinas muy grandes y pesadas. Los diámetros pequeños suelen utilizarse en minas pequeñas y medianas o donde se requiere menor tamaño de fragmentos o mayor selectividad en el minado, caso de las minas de oro por ejemplo. Los mayores diámetros se aplican en las grandes minas a cielo abierto fundamentalmente de metales básicos en las que los bancos de explotación pueden alcanzar alturas de 15 o más metros.


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 1.1.

RL48 PERFORADORA ROTATIVA PARA SONDEOS CON TUBOS TESTIGOS, MARTILLO DE FONDO Y BARRENA HELICOIDAL (marca ROLATEC).

CABEZA DE ROTACIÓN Eje hueco estriado paso 100 mm. Rosca para acoplar rotación directa. Velocidad de rotación de 0 a 900 r.p.m. Par máximo de rotación 450 Kg. Apertura hidráulica de la cabeza dejando libre la zona de sondeo. MORDAZA HIDRÁULICA Instalada en cabeza, con capacidad de varillaje hasta (HQ) 90 mm. MÁSTIL CONJUNTO DE AVANCE Accionado por cilindro hidráulico y cadena. Elevación y abatimiento hidráulico. Conjunto de poleas con prolongación, con altura para maniobras de 6 m. Carrera del cabezal 3.400 mm. Tracción máxima 7.000 Kg. Empuje regulado de 0 a 2.500 Kg. Corredera longitudinal 800 mm. CUADRO DE MANDOS Centralizado, con sistema hidráulico completo con regulación de la velocidad de avance y de la fuerza de empuje o retención. CABRESTANTE De maniobra. Capacidad 2.000 Kg. en tiro directo. NIVELACIÓN Cuatro cilindros con placa orientable, con válvulas anti retorno pilotadas BOMBA DE INYECCIÓN DE AGUA Triplex accionada hidráulicamente. Caudal regulado de 0 a 140 l.p.m. Presión regulada de 0 a 45 Bar. UNIDAD DE GOLPEO AUTOMÁTICO SPT Instalada en equipo. Funcionamiento autónomo sin necesidad de utilización de cabrestante. Peso de la maza 63,5 Kg. Cuenta golpes electrónicos digital. Régimen de golpeo entre 20 y 30 g.p.m. MOTOR DIESEL - HATZ (SilentPACK) 4L4 1C con el conjunto de bombas hidráulicas.


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA MONTAJE DE LA PERFORADORA Sobre chasis de orugas de caucho accionado por el mismo motor del equipo. Peso del equipo 4.000 Kg. Compartimentos laterales para transportar material de perforación· Accionamiento de orugas con cable eléctrico a distancia.

1.2.

DM25-SP. A HARD WORKING DRILL (marca ATLAS COPCO)

La superficie de DM25-SP blasthole el taladro es diseñada para el abajoagujero rotatorio y rápido que perfora en el más difícil de roca. El paseo (la unidad de disco) de engranaje resistente sobre este taladro resistente entrega el control exacto en velocidades variables sin comprometer el poder, mientras el sistema de comida hidráulico de motor proporciona la carga de bit lisa, continua y velocidades de comida rápidas para reducir gastos que perfora n. Este taladro trabajador coherentemente produce hasta 40 pies. / 12.2 m o 50 pies. / 15.2 m de agujero limpio en un pase solo, dependiendo (según) selección de torre. Tantas configuraciones de presión bajas como altas son variables.


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PERFORADORA SUPER PORTATIL DE SUPERFICIE EGD

Es el principal equipo para perforación diamantina al servicio del sector minero internacional. Se caracterizan por ser portátiles, liviana y muy competitiva en cuanto a capacidad de profundidad. Es el principal equipo:


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 1.4. GOLDEN BEAR 1400m N La Golden Bear de Fordia 1400m N es una perforadora potente y fiable para la perforación con diamante. Su diseño modular simplifica tanto la manipulación como el montaje, y la capacidad del equipo puede ampliarse cambiando el cilindro de alimentación y el motor rotativo, si se necesita una capacidad de mayor profundidad. Eficiente y de construcción robusta para una mayor durabilidad, la Golden Bear 1400m N de Fordia resulta perfecta para las aplicaciones de superficie. Para más comodidad, la perforadora Golden Bear puede montarse sobre un patín, en un remolque o sobre una cadena de rodaje, previa solicitud.


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2. PERFORADORAS SUBTERRANEA 2.1.

UTILIZADAS

EN

MINERIA

JUMBO FRONTAL BOOMER

Dependiendo de su utilidad hablaremos de jumbos de avance y jumbos de Perforación, siendo a su vez eléctrico y de motor DIESEL, pueden estar montados sobre rieles o sobre ruedas, los cuales pueden ser desde un brazo hasta cuatros brazos, dependiendo de las características de la labor o área de trabajo que van desde decenas hasta centenares de metros cuadrados.

Aplicaciones en las labores subterráneas Pueden ser utilizados pata generar el avance de la perforación, ya sea en túneles o galerías, banqueo o barrenos horizontales, generar perforaciones transversales, etc.


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2.2.

BOOMER XE4C

Los jumbos dan mecanización a las operaciones de perforación, y tienen la capacidad de posesionar perforadoras de avance para perforar barreno según las órdenes del operador. Con este jumbo podemos hacer trabajos que cubren áreas hasta de 206 m 2, pudiendo perforar hasta cinco metros de longitud desde la última explosión y hasta 10.7m de altura, gracias a la movilidad de los brazos (barrenos).


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JUMBO ROBOTIZADO

El control informático permite medir todos los parámetros de perforación y adaptarlos a las necesidades requeridas tanto por el operador y empresario, además con la utilización de sensores y servoválvulas permite situar los barrenos en su posición exacta, evitando las impresiones que son provocadas por errores humanos. Con sus doscientos disparos, esta máquina es capaz de perforar con precisión dándole la posición topográfica toda la secuencia de tiros que conforman la sección circular de 70 m² de un túnel, automáticamente, mediante la coordinación de sus 3 brazos con martillos perforadores para roca, sin que sea necesario ningún operador durante la operación. El Jumbo avanza dependiendo del tipo de material con que nos encontremos, el que se clasifica según el índice RMR, Rock Mass Ratting del 1 al 4. Lo más lento que puede avanzar es de medio a un metro y puede llegar a avances de hasta cuatro metros en una jornada de trabajo

Las ventajas de la tecnología en los Jumbos de perforación robotizados son las siguientes:  Ahorro de mano de obra  Menor tiempo de perforación  Menor sobre-perforación  Control de la operación  Mayor avance de perforación  Ahorro en varillaje y explosivos  Menor costo de excavación y seguridad en el trabajo. METODOS DE EXPLOTACION MINERA

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RAISE BORING

Consiste principalmente en la utilización de una máquina electrohidráulica en la cual la rotación se logra a través de un motor eléctrico y el empuje del equipo se realiza a través de bombas hidráulicas que accionan cilindros hidráulicos. Raise Boring es el sistema de ejecución mecanizada de pozos o chimeneas entre dos niveles dentro de una mina como son la de servicio y acceso, chimeneas de ventilación, piques de traspaso, o en un proyecto de ingeniería civil. Los niveles pueden ser subterráneos o desde la superficie donde estará instalada el equipo, hasta niveles inferiores.

Imagen de una Raise Boring, haciendo una chimenea con un cierto ángulo de inclinación partiendo de la parte inferior hacia la superficie. Con esta máquina podemos hacer perforaciones con un diámetro piloto desde 121/4 hasta 15´´, un diámetro de chimenea desde 1.5 a 6.0m, con un empuje escariado de 1920KN. Tiene una capacidad de rendimiento nominal de 1220m/día y un rendimiento operacional de 4m/turno (8 horas). METODOS DE EXPLOTACION MINERA

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Cabeza de la máquina Raise Boring Este sistema tiene las siguientes ventajas respecto a los métodos tradicionales: 

Seguridad. Se eliminan los riesgos asociados a la presencia de trabajadores en el frente en excavaciones verticales.



Coste efectivo. Se elimina personal altamente cualificado para la perforación de pozos y chimeneas. La reducción es más evidente conforme aumenta la longitud de la excavación.



Rapidez. El sistema es de avance contínuo, con lo que se eliminan tiempos improductivos.



Paredes suaves y autosostenidas. El sistema no afecta a la roca circundante al hueco, con lo que no se precisa sostenimiento. Las paredes son lisas, con lo que la resistencia a la circulación del aire disminuye.

2.5.

BLIND HOLE

Consiste en la utilización de una máquina electrohidráulica para las excavaciones de chimeneas en forma ascendente. En esta metodología el equipo se instala en el nivel inferior y la operación consiste en perforar el tiro guía 60 centímetros adelantados al escariador, que va excavando a sección completa, posteriormente, en forma solidaria. El material excavado cae por gravedad al nivel de la máquina y será guiado por un colector para prevenir riesgos. El empuje se obtiene de los sistemas hidráulicos de bombas de alta presión y la rotación de un motor eléctrico de 250 HP, para el caso del equipo Robbins 52-R, que va con la transmisión inmediatamente bajo el escariador . METODOS DE EXPLOTACION MINERA

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Imagen de una Robbins 52R machine initiating in El Teniente mine. La Blind Hole nos permite hacer trabajos de perforación con un diámetro piloto desde 9 hasta 97/8 y con un diámetro desde 0.6 hasta 1.5 m para chimeneas, cuenta con un empuje escariado de 1285 KN. Tiene una capacidad de rendimiento nominal de 7m/día y un rendimiento operacional de 9m/día (0.49m/h), La autonomía del método es de hasta 100 metros de altura. Teniendo como aplicaciones como es el caso de las chimeneas piloto para zanjas, drenaje de servicio, chimeneas para slot.


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SONDAJE CON DIAMANTINA-DIAME U8

La abertura en el extremo de la broca diamantina permite cortar un testigo sólido de roca que se desplaza hacia arriba en la tubería de perforación y se recupera luego en la superficie.

Es una de las máquinas que en la zona subterránea más potente, avanza con un cilindro hidráulico telescópico permite una perforación fiable de sondeos rectos.


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Cuadro comparativo entre la DIAME 08 vs DIAME U6 METODOS DE EXPLOTACION MINERA

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ROBBINS 73RVF C: PERFORADORA DE CHIMENEAS

La Robbins 73RVF C, la perforadora de chimeneas con menor consumo de toda la gama de Atlas Copco, es una máquina de tamaño medio, con un diámetro de 1,5 a 3,5 m (de 5 a 10 pies). El sistema RCS permite un pleno control de la velocidad y del par, mientras que las resistencias de frenado integradas y la batería de condensadores eliminan la rotación inversa.

CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS 







La perforadora de chimeneas con menor consumo de toda la gama de Atlas Copco. Variador de frecuencia para mantener un control óptimo del par y la velocidad. Sistema de seguridad integrado para una detención controlada en caso de pérdida de potencia. Caja de engranajes de 3 etapas con diseño planetario

DATOS TÉCNICOS DATOS OPERATIVOS - TORRE Diámetro de la chimenea, nominal

2.4 m

Diámetro de la chimenea, rango

1.5 - 3.1 m

Longitud de chimenea, nominal

550 m

Longitud máxima de la chimenea

700 m


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Par máximo, escariado

250 kNm

Par máximo, fuerza de arranque

350 kNm

Empuje de escariado

4159 kN

Carrera

2057 mm

RPM, piloto

0 - 60 rpm

RPM, escariado

0 - 11 rpm

RPM, escariado (par reducido)

11 - 17 rpm

Tasa de desplazamiento, tasa de desplazamiento rápido

1.7 m/min

Tasa de desplazamiento, tasa de avance

0.5 m/min

Bailing air (@ 7bar/100 psi)

18 m³/min

Empacado, agua

600 l/min

Electrical power supply (50/60 Hz)

365/377 / 489/506 HP

Voltaje eléctrico (50/60 Hz)

380-420/440-480 V

Frecuencia eléctrica

50 - 60 Hz

Alimentación eléctrica requerida (50/60 Hz)

492/507 kVA

Diámetro del tubo de perforación

286 mm

Longitud del tubo de perforación de hombro a hombro

1524 mm

Pilot hole diameter

311 mm

Pilot hole optional diameter

349 mm

MEDIDAS Y PESOS - TORRE Altura extendido

6000 mm

Altura retraído

3900 mm

Anchura

1980 mm

Anchura con el cargador de tubos incluido

3010 mm

Profundidad

1900 mm

Peso

14000 kg

Peso con el cargador de tubos incluido

14960 kg

Ángulo de perforación (desde la posición horizontal)

90-60 ºangle

MEDIDAS Y PESOS - UNIDAD DE ACCIONAMIENTO Longitud


3600 mm

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Altura

1840 mm

Anchura

1520 mm

Peso

2520 kg MEDIDAS Y PESOS - UNIDAD DE REFRIGERACIÓN

Longitud

2320 mm

Altura

2230 mm

Anchura

1520 mm

Peso

2000 kg MEDIDAS Y PESOS - UNIDAD DE EMPUJE

Longitud

2300 mm

Altura

1540 mm

Anchura

1400 mm

Peso

2200 kg

CALCULO DEL RENDIMIENTO DE ROBBINS 73RVF C: PERFORADORA DE CHIMENEAS

Tasa de avance ( VELOCIDAD DE AVANCE)

0.5 m/min

Primero cambio mis unidades de (m/min) a (cm/min) m cm cm  = 0.5 ∗ 100 = 50 min m min

Primero elijo el Factor Operacional, siendo éste 41 (min/hora)   Datos:  = 0.5  y  = 41 


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Entonces:  = 0.5

m min m ∗ 41 = 20.5 min hora hora

Primero elijo el Factor Tiempo Efectivo, siendo éste 6 (Horas/Turno)   Datos:  = 20.5  y   = 6  Entonces: m ℎ m  = 20.5 ∗6 = 123 hora turno turno

Primero elijo el Factor Disponibilidad Mecánica, siendo éste 0.83.  Datos:  = 123   = 0.83    Í = 3  , mañana, tarde y noche 

   = 22 , sin sábados y domingos del mes.

Entonces:  = 123

m turnos dias ∗3 ∗ 22 ∗ 0.83 turno dia mes

   Á    = 6737.94


m mes

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2.8. PERFORADORA DE CHIMENEAS (Robbins 34RH C QRS)

DATOS TÉCNICOS DATOS OPERATIVOS - TORRE

Diámetro de la chimenea, nominal Diámetro de la chimenea, rango Diámetro de chimenea, nominal (escariado descendente / chimenea ciega) Longitud de chimenea, nominal Longitud máxima de la chimenea Par máximo, escariado Par máximo, fuerza de arranque Empuje de escariado Carrera RPM, piloto RPM, escariado RPM, escariado (par reducido) Tasa de desplazamiento, tasa de desplazamiento rápido Tasa de desplazamiento, tasa de avance Bailing air (@ 7bar/100 psi) Empacado, agua Electrical power supply (50/60 Hz) Voltaje eléctrico (50/60 Hz) Frecuencia eléctrica Alimentación eléctrica requerida (50/60 Hz) Diámetro del tubo de perforación Drill pipe diameter optional Longitud del tubo de perforación de hombro a hombro Pilot hole diameter Pilot hole optional diameter Cooling water (at 25ºC / 77°F inlet temperature)


1.2 m 0.6 - 1.5 m 0.72 m

340 m 610 m 64 kNm 96 kNm 1150 kN 1710 mm 0 - 49 rpm 0 - 19 rpm 19 - 25 rpm 5.9 m/min 1.5 m/min 13 m³/min 450 l/min 165/190 kW / 221/255 HP 400-1 000 V 50 - 60 Hz 198/227 kVA 203 mm 254 mm 1219 mm 229 mm 279 mm 60 l/min

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MEDIDAS Y PESOS - UNIDAD DE POTENCIA

Longitud Altura Anchura Peso

3300 mm 1690 mm 1600 mm 4700 kg

DESCRIPCIÓN La Robbins 34RH C QRS está especialmente diseñada para perforar en poco tiempo chimeneas cortas y de pequeño diámetro. Su diseño exclusivo evita muchas de las interminables tareas de preparación necesarias para utilizar otras perforadoras tradicionales. La 34RH C QRS puede utilizarse para escariados descendentes con un diámetro de 720 mm o escariados convencionales con un diámetro de 1,2 m en casi todos los tipos de roca.

CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS Se ha diseñado un bastidor que nivela la máquina con la ayuda de cuatro soportes hidráulicos. El bastidor tiene además dos estabilizadores extendidos desde la parte superior de la máquina de forma que esta queda sujeta en su sitio. El sistema de accionamiento consta de un motor hidráulico en tándem conectado a una caja de engranajes. Como su inercia es mínima, el varillaje no soporta pares de atasco excesivos. La unidad de potencia hidráulica cuenta con velocidad variable y un excelente control del límite de par.

CALCULO DEL RENDIMIENTO DE ROBBINS 34RH C QRS: PERFORADORA DE CHIMENEAS Tasa de avance (velocidad de avance) = 1.5 m/ min

Primero cambiamos las unidades de (m/min) a (cm/min)


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Pract. 2 Maquinas de Perforacion Ok

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