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• Marcela Medina Huertas

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TRABAJO NO. 3. INFORME FINAL DE LABORATORIO PATOLOGIA Y VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL – 2016-2

PATOLOGIA Y VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL TRABAJO No. 3. INFORME FINAL DE LABORATORIO PRESENTADO A: ING. WILSON MEDINA SIERRA ELABORADO POR:

1 FAJARDO FRACICA 2 MEDINA HUERTAS 3 USECHE MACÍAS 4 VÉLEZ AMAYA

RICARDO ANDRES MARCELA JAIR MARCO FIDEL

UNIVERSIDAD SANTO TOMAS TUNJA TUNJA, 2017

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PUNTO 5. a. C23

ARCHIVO FOTOGRAFICO Identificación y estado de cada uno de los cilindros fallados, Tipo de falla. 4 días

SUMERGIDO Diámetro=12.6cm Altura=20.7cm F’c=2.07MPa E=4700*RAIZ(f’c) E=6762.12MPa Falla por cabeceo

C19

11 días

SUMERGIDO Diámetro=15.4cm Altura=30.3cm F’c=9.06MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 14146.92 Falla cono

C20

25 días

SUMERGIDO Diámetro=15.4cm Altura=30.6cm F’c=14.87MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 18123.97MPa Falla por Corte

25 días

SUMERGIDO

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C22

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Diámetro= 15.3cm Altura=30.3cm F’c=14.15MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 17679.75MPa Falla por Cabeceo

C21

32 días

SUMERGIDO Diámetro=15.2cm Altura=30.2cm F’c=15.34MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 18408.17MPa Falla por Cabeceo

4 días

INTEMPERIE Diámetro=15.4cm Altura=30.7 F’c=5.33MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 10850.79MPa Falla por Cono y rotura vertical

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C3

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C17

11 días

INTEMPERIE Diámetro=15.4cm Altura=30.4cm F’c=8.38MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 13605.67MPa Falla por Cabeceo

C18

25 días

INTEMPERIE Diámetro=15.3cm Altura=30.6cm F’c=11.21MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 15736.23MPa Falla por Cono y rotura vertical

C1

25 días

INTEMPERIE Diámetro=15.2cm Altura=30.7cm F’c=11.42MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 15882.94MPa Falla por Cabeceo

32 días

INTEMPERIE

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C2

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Diámetro=15.3cm Altura=30.3cm F’c=15.28MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 18372.13MPa Falla por Cono y rotura vertical

C6

4 días

PLÁSTICO TRANSPARENTE Diámetro=15.38cm Altura=30.53cm F’c=4.39MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 9847.59MPa Falla por Cabeceo

C14

11 días

PLÁSTICO TRANSPARENTE Diámetro=15.38cm Altura=30.37cm F’c=8.28MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 13524.24MPa Cono

25 días

PLÁSTICO TRANSPARENTE

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C16

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Diámetro=15.24cm Altura=30.73cm F’c=12.63MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 16703.19MPa Falla por Cabeceo

C5

25 días

PLÁSTICO TRANSPARENTE Diámetro=15.38cm Altura=30.47cm F’c=13.15MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 17043.58MPa Falla por Columnar

C7

32 días

PLÁSTICO TRANSPARENTE Diámetro=15.4cm Altura=30.33cm F’c=12.02MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 16294.84MPa Falla por Cono y corte

32 días

PLÁSTICO TRANSPARENTE

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C15

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Diámetro=15.19cm Altura=30.23 F’c=12.99MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 16939.57MPa Falla por Columnar

C10

4 días

PLÁSTICO NEGRO Diámetro=15.39cm Altura=30.52cm F’c=4.96MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 10467.4MPa Falla por Cabeceo

C13

11 días

PLÁSTICO NEGRO Diámetro= 15.36cm Altura=30.47cm F’c= 8.28MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 13524.24MPa Falla por Cono

25 días

PLÁSTICO NEGRO

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C11

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Diámetro= 15.43cm Altura=30.67cm F’c=12.9MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 16880.79MPa Falla por Cabeceo

C9

25 días

PLÁSTICO NEGRO Diámetro=15.25cm Altura=30.53cm F’c=12.24MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 16443.28MPa Falla por Cabeceo

C12

32 días

PLÁSTICO NEGRO Diámetro= 15.36cm Altura=30.3cm F’c=13.08MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 16998.15MPa Falla por Corte

32 días

PLÁSTICO NEGRO

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C8

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Diámetro= 15.37cm Altura=30.27cm F’c=13.82MPa E=4700*RAIZ(f’c) E= 17472.37MPa Falla por Columnar

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PUNTO 6. CONCLUSIONES GENERALES a. Concluir sobre los resultados de resistencia obtenidos para cada uno de los cilindros. Una de las primeras conclusiones que se pueden observar antes de analizar a profundidad las gráficas, es que ninguno de los cilindros llego a tener la resistencia requerida. El cilindro me mas resistencia alcanzo fue el sumergido y tan solo llego al 73% del requerido. Esto es realmente preocupante si se tiene en cuenta que los materiales utilizados fueron los comúnmente utilizados en la en las edificaciones en Tunja, con el agravante que este ensayo se realizó con un diseño de mescla y se controlaron los detalles del mismo. Este hecho deja en evidencia la falta de certeza que se puede llegar a tener sobre la calidad de las mesclas con que se pueden construir los edificios en Tunja y en general en el país lo cual llega a perjudicar enormemente en el comportamiento estructural espera de las edificaciones construidas. En general como ingenieros estructurales se debería tener en cuenta este factor de una mejor manera en el diseño de las edificaciones. AL observar el tipo de falla presentadas por los cilindros se observa que la mayoría fue por cabeceo, este fenómeno se podría llegar atribuir a los cojinetes de apoyo de neopreno que se utilizaron el ensayo. Ya que estos apoyos tienen una vida útil limitada y esta vida útil se debe al comportamiento del neopreno en su rajo elástico (Cressi, 2006), figura 1, en donde se puede observar que el Neopreno sometido a grandes de compresión y descargue pierde parte de su capacidad elástica produciendo la plastificación del elemento y generando ciclos de histéresis. Este comportamiento del material hace que no proporcione un apoyo homogéneo en la cara del cilindro generando fallas en el en las caras del cilindro. Ilustración 1. Gráfica de deformación de diferentes tipos de Neoprenos.

Fuente: (Cressi, 2006) Como puede observarse en la Ilustración 2. Resistencia a compresión Neopreno vs Azufre se determinó que a mayor resistencia del concreto alcanza mejores resultados al momento de ser ensayados, el resultado es más seguro ya que se debe tomar en cuenta que el mortero de azufre aplica una carga al cilindro en la primera edad (3 días), sin embargo al utilizar neopreno puede determinarse que f’c aumenta, en las siguientes edades (7 y 28 días o más) alcanzando la f’c de diseño aunque el resultado de los dos métodos es muy similar.

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Ilustración 2. Resistencia a compresión Neopreno vs Azufre

Fuente: (Régil Monroy, 2013) En general el comportamiento de los cilindros con respecto a la edad de los mismos en general fue típico, en los primeros días el aumento de la resistencia fue más significativo, esto como ya fue establecido en clase se debe al comportamiento del cemento y los procesos químicos de aumento del C3S y C3A en los primeros días, a posterioridad del C3S y unas pocas contribuciones del C2S disminuyendo progresivamente el aumento de la resistencia. Sin embargo, uno de los cilindros fallados a los 31 días, presenta perdida de resistencia con respectos a los demás cilindros, este resultado atípico debería ser descartado ya que pudo generase por un error en el apoyo del cilindro antes de la carga, sin embargo, al fallarse el otro cilindro testigo se confirma la perdida de resistencia del concreto. La relación agua-cemento, es uno de los factores más influyentes en la resistencia del concreto y su grado de compactación, en la relación obtenida para los especímenes de concreto se obtuvo A/C=0.48, y al consultar fuentes bibliográficas se obtuvo que su resistencia aproximada a los 28 días sería de 35 MPa. Según el laboratorio realizado, la resistencia a la compresión más alta en el concreto con tipo de curado sumergido en piscina y fallado a los 32 días fue de 15.34 MPa, llegando solo al 43.8% de la resistencia de 35MPa y al 73% de 21 MPa. Ilustración 3. Resistencia a la compresión vs A/C

Fuente: (RELACIÓN AGUA – CEMENTO, 2016)

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No se conocen las características de los agregados utilizados para la fundición de las muestras, por tal razón, para un análisis más preciso y obtención de resistencia adecuada es necesario tener en cuenta la granulometría de los agregados, que permite la compacidad del concreto, asimismo la forma y textura, variables que influyen en la adherencia matriz-agregado, y la resistencia y rigidez que inciden en la resistencia final del concreto.

b. Concluir sobre las diferencias obtenidas para cada resistencia f ‘ c, con respecto al tipo de curado y exposición a la intemperie. En general se podría establecer que el tipo de curado y el recubrimiento del concreto no generaron cambios significativos en las resistencias obtenidas, sin desconocer que el cilindro completamente sumergido si produjo una mayor resistencia en el concreto. Sin embargo, los demás cilindros tuvieron un comportamiento muy similar, se podría establecer que este comportamiento se debió principalmente a las condiciones climáticas de los días en los cuales se hicieron los ensayos, ya que fueron días en donde las precipitaciones fueron altas y temperaturas bajas. Se podría entonces pensar en hacer el mismo ensayo en un tipo de clima más cálido donde sea posible que este cambio de recubrimientos llegue a dar resultados más significativos. Después de 32 días de edad los cilindros sumergidos presentan un porcentaje de 73.0% de la resistencia a la compresión esperada (21MPa) a los 28 días. El tipo de curado sumergido fue la condición más cercana a la resistencia, pero no se obtuvo el resultado esperado. Se pueden observar las resistencias en la siguiente ilustración: Debido a las condiciones climáticas el espécimen expuesto a la intemperie presenta resistencias más altas que los curados con plásticos. Ilustración 4. Resistencia a la compresión vs Edad cilindro

Fuente: Autor.

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c.

Concluir sobre cada uno de los ensayos no destructivos realizados.

Los ensayos con el esclerómetro como bien se había establecido en la clase solo se deben tomar como un referente de la resistencia del concreto y mas no como un dato exacto. Lo cual se refleja claramente con los resultados del a resistencia obtenidas ya que estuvieron por debajo de la resistencia hasta en un 40% de la obtenida con el ensayo a compresión de los cilindros. La dispersión de los datos del esclerómetro llega hacer de gran relevancia en a la exactitud del ensayo, ya que se observa que el ensayo donde existió una mayor dispersión de los datos como lo fue el ensayo realizado a los cilindros de recubrimiento con plástico negro, y en donde el ensayo con el esclerómetro obtuvo un R” de 0.80, fue donde mayor diferencia se presentó con respecto al ensayo de compresión de los cilindros. El ensayo esclerométrico, proporciona la dureza del concreto, pero no hay una relación simple entre esta variable y la resistencia del concreto, pero se puede establecer una relación empírica exclusiva para la presente dosificación, de acuerdo a la Ilustración 5. Resistencia a la compresión vs # de golpes esclerométricos si se tiene un número de golpes igual a 17, se puede establecer una resistencia a la compresión aproximada de 9 MPa. Según la norma ASTM C805 se deben tomar de 10 a 15 lecturas que indican número de rebote, para el presente laboratorio se tomaron aproximadamente cinco lecturas por cada cilindro de concreto. Para el cilindro en estado sumergido se presenta un menor número de rebote, aún siendo el espécimen que más resiste a compresión, los resultados pueden verse afectados por distintas variables (Grado de humedad en los cilindros sumergidos en piscina), teniendo en cuenta que es un ensayo con distintas limitaciones. Ilustración 5. Resistencia a la compresión vs # de golpes esclerométricos

Fuente: Autor En este ensayo se realiza la medición de la velocidad de propagación de la onda a través del cilindro de concreto, con lo cuál se puede establecer una relación entre la velocidad que se desplaza la onda y la resistencia del concreto, teniendo como factor común el peso unitario del concreto. El contenido de humedad afecta esta prueba ya que reduce la velocidad de pulso ultrasónico, y no da un

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resultado confiable en algunos casos Se puede observar en la siguiente ilustración la variación obtenida para los cilindros sumergidos en piscina. Ilustración 6. Resistencia a la compresión vs Velocidad de onda ultrasonido

Fuente: Autor.

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ANEXOS 1

INTRODUCCIÓN

El ingeniero civil debe un profesional capaz de diseñar estructuras que estén compuestas por elementos que aporten seguridad a los seres humanos, por ello, es importante conocer las cargas que puede soportar un elemento, dependiendo de la dosificación, y el tiempo expuesto después del fraguado, refiriendo lo anterior únicamente al concreto. A partir de ensayos de laboratorio se puede determinar la resistencia que contiene el concreto, y el modo de falla. Con lo cual puede permitir llevar a conocer experimentalmente qué puede pasar si el elemento va a someterse a una carga similar. Para la asignatura de Patología estructural, es necesario comprender cómo se llevan a cabo fallas en la estructura por causa del concreto, viendo el concreto como un material de construcción que presenta alta resistencia a la compresión, y ante tensión, tiene un comportamiento de baja resistencia. El laboratorio que se procede a mostrar en el presente documento, contiene los ensayos no destructivos (ultrasonido y esclerómetro), y un ensayo destructivo de resistencia a compresión cuando este es sometido a una fuerza axial, y a un esfuerzo determinado al cuál falla después de determinada magnitud.

2 2.1

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar la resistencia a la compresión en cilindros de ensayo de concreto, después de 4, 11, 25 y 32 días del moldeo, estando expuesto a la intemperie, plástico negro, sumergido y plástico transparente.

2.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Evaluar el comportamiento del concreto sometido a una carga axial en la máquina de compresión simple.



Relacionar los datos obtenidos del esclerómetro (número de golpes) y ultrasonido (velocidad de onda), con la resistencia a la compresión.



Identificar los tipos de falla de acuerdo a la metodología especificada para el ensayo.



Obtener la resistencia de los especímenes de concreto para cada ensayo y concluir al respecto.

3

AZUFRE Y NEOPRENO EN ENSAYOS DE COMPRESIÓN

Ventajas del azufre 

En este sistema de colocación del azufre al cilindro de concreto, hay una mejor distribución de sellado, ya que este mortero es colocado al espécimen y al aplicar la carga tiene una falla columnar en general.

Desventaja del azufre Con forme al uso hay que elaborar pruebas de cubos de azufre (2x2x2 pulg) para obtener la debida dureza del cubo de azufre ya que este soporta cierta cantidad de carga y que esta no afecte al resultado.

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

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

Al aplicar la carga esta debe quedar uniforme al cilindro con un grosor de 3 milímetros para no tener resultados indeseables.



Los cilindros deben de estar bien nivelados para la colocación de los sellos no adheridos de neopreno; sino tendrán que ser cortados para tener una mejor distribución de la carga.

Ventaja de almohadillas no adheridas de neopreno 

Las almohadillas de neopreno se utilizan como un método alternativo y eficaz en los ensayos de compresión de cilindros de concreto.



Se limita a la simple instalación de los platos retenedores siempre que cumplan con los requisitos de tolerancia indicados anteriormente.

Desventajas de almohadillas no adheridas de neopreno 

En el neopreno se debe tener un debido control con el uso de las almohadillas, ya que estas deben están en constante corrección de dureza.



Al aplicar la carga al cilindro ya centrado en la máquina, la superficie del cilindro estalla en las orillas de arriba y de abajo por eso deben ser cargados hasta completar la ruptura y dé su última resistencia.



Las probetas de concreto ensayadas con placas de elastómeros rompen más violentamente, comparativamente, que las probetas con sus bases preparadas en forma tradicional.



Los cilindros deben estar bien nivelados para la colocación de los sellos no adheridos de neopreno; sino tendrán que ser cortados para tener una mejor distribución de la carga.



Se debe hacer un servicio de mantenimiento mecánico y calibración a la máquina de ensayos a compresión por la forma violenta de falla.



El sistema es más rápido, limpio e inodoro que los métodos de sellado por adherencia. Este método no daña la salud de la persona ni del medio ambiente cuando se está utilizando.

4

OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

Para obtener un comportamiento adecuado de la muestra en la prueba de compresión simple es indispensable garantizar que las superficies de contacto entre la muestra y la máquina, sean uniformes, para poder obtener una distribución uniforme de las cargas y de esta forma lograr una respuesta mecánica adecuada, que permita obtener resultados representativos al comportamiento real al que puede estar expuesto el concreto en obra. Se debe realizar un análisis de los agregados, entre los cuales se encuentran: 

Granulometría: permite máxima compacidad del concreto.



Forma y textura: garantiza adherencia.



Resistencia y rigidez.

Los instrumentos de medición deben estar adecuadamente calibrados para evitar errores en la toma de datos.

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BIBLIOGRAFIA

NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 550 – CONCRETOS. ELABORACIÓN Y CURADO DE ESPECÍMENES DE CONCRETO EN OBRA. Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación ICONTEC. Bogotá D.C., 2000 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 396 – INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA. MÉTODO DEL ENSAYO PARA DETERMINAR EL ASENTAMIENTO DEL CONCRETO. Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación ICONTEC. Bogotá D.C, 1992 ASTM-C-39 - MÉTODO DE ENSAYO NORMALIZADO PARA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE ESPECÍMENES CILÍNDRICOS DE CONCRETO. American Society for Testing Materials ASTM, West Conshohocken, PA, Estados Unidos. RELACIÓN AGUA – CEMENTO. (Marzo de 2016). Obtenido de LADRILLEROS WORDPRESS: https://ladrilleros.wordpress.com/ Cressi. (16 de Agosto de 2006). Cressi. Obtenido de Cressi: http://www.cressi.es/data/adjuntos/TESTS %20TECNICOS%20INDEPENDIENTES/INFORME%20INDEPENDIENTE%20NEOPRENO%20LC%20vs %20YAMAMOTO%2045.pdf Cressi. (16 de 08 de 2006). Cressi. Obtenido de Cressi: http://www.cressi.es/data/adjuntos/TESTS%20TECNICOS %20INDEPENDIENTES/INFORME%20INDEPENDIENTE%20NEOPRENO%20LC%20vs%20YAMAMOTO%2045.pdf RELACIÓN AGUA – CEMENTO. (Marzo de 2016). Obtenido de LADRILLEROS WORDPRESS: https://ladrilleros.wordpress.com/ Guzmán, D. S. (1993). TECNOLOGÍA DEL CONCRETO Y DEL MORTERO (Segunda ed.). Bogotá D.C., Colombia: Bhandar editores LTDA. Cressi. (16 de 08 de 2006). Cressi. Obtenido de Cressi: http://www.cressi.es/data/adjuntos/TESTS%20TECNICOS %20INDEPENDIENTES/INFORME%20INDEPENDIENTE%20NEOPRENO%20LC%20vs%20YAMAMOTO%2045.pdf Guzmán, D. S. (1993). TECNOLOGÍA DEL CONCRETO Y DEL MORTERO (Segunda ed.). Bogotá D.C., Colombia: Bhandar editores LTDA. RELACIÓN AGUA – CEMENTO. (Marzo de 2016). Obtenido de LADRILLEROS WORDPRESS: https://ladrilleros.wordpress.com/ Régil Monroy, W. N. (2013). Ventajas y desventajas en el uso de azufre y almohadillas de neopreno para ensayos de cilindros de concreto a compresión. Guatemala.

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INFOGRAFIA

https://es.scribd.com/doc/221964706/Laboratorio-de-Resistencia-de-Materiales-Compresion-2 https://es.wikibooks.org/wiki/Patolog%C3%ADa_de_la_edificaci%C3%B3n/Estructuras_de_hormig %C3%B3n/Causas_funcionales_y_materiales_del_deterioro

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7 7.1

ANEXOS

REGISTRO FOTOGRÁFICO

Ilustración 7. Cilindros para las pruebas

Fuente: Autor. Ilustración 8. Cilindros sumergidos

Fuente: Autor

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Ilustración 9. Medición cilindros

Fuente: Autor Ilustración 10. Medición altura cilindros

Fuente: Autor.

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Ilustración 11. Medición peso de cilindros

Fuente: Autor Ilustración 12. Prueba de esclerómetro

Fuente: Autor

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Ilustración 13. Toma de datos ultrasonido

Fuente: Autor. Ilustración 14. Prueba compresión axial

Fuente: Autor.

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Ilustración 15. Ensayo compresión

Fuente: Autor. Ilustración 16. Resultados prueba de compresión

Fuente: Autor.

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Ilustración 17. Cilindro fallado

Fuente: Autor. Ilustración 18. Formato diligenciado de laboratorio

Fuente Autor..

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