REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA.

NUCLEO NUEVA ESPARTA.

INGENIERIA CIVIL. CONCRETO PRECOMPRIMIDO:

REALIZADO POR: C.I.:

León, Rafael 16.932.190 Petit, Jorge 20.111.187 Salazar, Aleannys 17.110.194

SECCION: 84413-01 N

JUANGRIEGO, 15 DE NOVIEMBRE DE 2012

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INDICE.

INTRODUCCIÓN. ................................................................................................... iii

1.-MEDIOS Y MÉTODOS USADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE MIEMBROS

PRETENSADOS. .................................................................................................... 4

Tipos de Pretensado. ........................................................................................... 5

Los Conductos. .................................................................................................... 6

La Inyección. ........................................................................................................ 7

La Lechada. ......................................................................................................... 7

Los Accesorios. .................................................................................................... 8

2.-LAS PÉRDIDAS EN EL PRETENSADO. ............................................................ 9

Pérdidas Instantáneas ....................................................................................... 10

Pérdidas Diferidas. ............................................................................................. 12

3.-FLEXO COMPRESIÓN EQUIVALENTE AL PRETENSADO. ........................... 13

4.-COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO PRETENSADO Y COMPARACION

CON EL CONCRETO ARMADO. .......................................................................... 14

CONCLUSIONES. ................................................................................................. 16

BIBLIOGRAFÍAS. .................................................................................................. 18

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INTRODUCCIÓN.

El concreto, es un material que posee una buena resistencia a la

compresión, haciéndolo muy versátil para su uso en estructuras, sin embargo, su

principal inconveniente es su desigual resistencia, la cual es muy pequeña a la

tracción. Es por esta razón, que se utilizan obligatoriamente, armaduras de

refuerzo de acero que absorben las tensiones de la tracción, para compensar la

carencia de resistencia a la tracción del concreto, surgiendo de esta manera el

concreto armado.

Sin embargo, el surgimiento de nuevos y más complejos retos constructivos

en la era moderna, ha conllevado al estudio, desarrollo y aplicación de nuevos

métodos constructivos que permitan superar, los obstáculos presentados por

algunas limitaciones con las que cuenta el concreto armado, cumpliendo siempre

con las más exigentes normas de calidad; es así como surge, el concreto

presforzado, considerado como una variante en ocasiones incomprendida del

concreto armado, pero a su vez, como el mejor aliado y sustituto de las viejas

tendencias constructivas del concreto armado y las estructuras de metal de gran

envergadura.

El concreto presforzado presenta dos modalidades, el pretensado y el

postensado; en este caso, se considera la modalidad del concreto pretensado, el

cual busca mediante la introducción artificial de un estado de tensión previo a la

carga de la estructura, que sean anuladas o disminuidas las tensiones de tracción

que se presentan en el concreto, permitiendo al elemento estructural, soportar aun

mejor las cargas y fuerzas que le sean aplicadas durante su puesta en servicio, y

cumplir así con las funciones para la cual fue diseñado, lo cual hace necesario a

cualquier estudiante o ingeniero, tener las nociones básicas del que es, como

funciona, y para qué sirve el concreto pretensado, por lo que a continuación, se

describirán los aspectos más resaltantes del concreto comprimido.

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1.-MEDIOS Y MÉTODOS USADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE MIEMBROS

PRETENSADOS.

El pretensado, es el método más utilizado para construir miembros

presforzados, y en el cual se usan cables denominados tendones, los cuales son

tensados antes de realizarse el vaciado del concreto, en moldes capaces de

soportar las fuerzas del presfuerzo durante el proceso de vaciado y curado del

concreto, antes del corte de los cables, y que la fuerza de tensión pueda ser

transmitida al elementos.

Los miembros pretensados, son fabricados generalmente en serie dentro de

instalaciones adecuadas, con moldes de concreto o metálicos reutilizables, siendo

los usos más comunes en la elaboración de viguetas, trabes, losas, gradas, entro

otros, aplicados principalmente a edificios, naves, puentes, gimnasios y estadios.

El curado del concreto de los miembros pretensados, se realiza con vapor de

agua y cubiertos por lonas, y la acción del pretensado en el concreto se da de

manera interna gracias al efecto del anclaje por adherencia entre el cable o tendón

y el concreto, con trayectorias que casi siempre son rectas, aunque con moldes

adaptados, es posible hacer desvíos para trazados poligonales, que permitan

reducir los esfuerzos excesivos en los extremos del elemento o pieza, propios del

pretensado.

En la construcción de miembros pretensados, se mide el alargamiento de los

tendones, así como también la fuerza de tensión aplicada en los gatos, y con la

cimbra (encofrado) puesta en su lugar, se vacía el concreto en torno al tendón

esforzado, utilizándose a menudo concreto de alta resistencia a corto tiempo, y

que es curado con vapor de agua, para acelerar el endurecimiento del concreto.

Después de haberse logrado la resistencia requerida se alivia la presión en los

gatos, y los torones tienden a acortarse, pero no lo hacen por estar ligados por

adherencia al concreto, y de esta manera, el presfuerzo es transferida al concreto

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por adherencia en su mayor parte cerca de los extremos de la viga, no requiriendo

ningún tipo anclaje especial para sujetar el cable.

Figura 1.1.-Deformación del Acero y El Concreto Aplicado El Pretensado.

Tipos de Pretensado.

-Pretensado En Banco o Preteso de Adherencia Inmediata: utilizado en el

pretensado de piezas prefabricadas, se obtiene mediante la utilización de cables

tensionados por un banco de tensado, que soporta el molde o cimbra de la pieza a

construir, a traves del cual se pasan los cables, y al que posteriormente se le vacía

el concreto quedando totalmente cubiertos los cables. Una vez fraguado el

concreto, se procede a desmoldar la pieza, y cortar los extremos del cable, el cual

al tratar de contraerse, transfiere la fuerza de su tensión por adherencia al

concreto. Generalmente los cables son colocados de forma recta, aunque

mediante la utilización de desviadores intermedios, se le pueden dar trazados

poligonales, de acuerdo al requerimiento del diseño de la pieza.

-Pretensado Postesado o Adherencia Posterior: considerado pretensado debido

a su realización previa a ser solicitada por los casos de carga propios a la

utilización de una pieza, consiste en incluir vainas o conductos en la pieza de

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concreto que permitan la libre circulación durante la inserción, de los cables que

mediante la utilización de gatos, son tensados y fijados a la estructura mediante el

uso de anclajes y cuñas. Posterior a esto, se procede a la inyección de lechadas

para el rellenado de los espacios sobrantes entre el conducto y el cable.

Figura 1.2.-Banco Para Fabricación de Elementos Pretensados

Los Conductos.

Los conductos o vainas, son tuberías que sirven

como canalización y cobertura, a los cables utilizados

durante el tensado en estructuras de concreto

postensado, permitiendo la libre circulación del cable

dentro del elemento estructural durante la aplicación del

presfuerzo, y evitando la adherencia de este al concreto

durante el vaciado de dicho elemento estructural.

Estos son colocados antes del proceso de vaciado del concreto, y sujetados

a la armadura pasiva, para poder conservar su ubicación prevista en el diseño

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dentro del elemento estructural, teniendo especial cuidado para su escogencia,

aspectos como el diámetro, la flexibilidad, adaptabilidad y resistencia del mismo,

además de que es recomendable sean corrugados, para mejorar la adherencia

entre el conducto o vaina, y el concreto.

La Inyección.

La inyección es una operación que consiste, en el rellenado de los conductos

longitudinales con un producto adecuado denominado lechada, de modo de

proteger las armaduras activas contenidas en dichos conductos, contra posibles

efectos de corrosión. Existen dos tipos de inyección, la adherente utilizada para

asegura la adherencia en la armadura activa y el concreto a través del conducto

de acuerdo a las especificaciones del diseño, y la inyección no adherente de

productos destinados solo a proteger la armadura activa contra los efectos de la

corrosión sin considerar la adherencia.

La inyección se realiza, utilizando equipos especiales compresores de

bombeo destinados para tal fin, para así poder cubrir todos los espacios vacios

que puedan haber en el interior del conducto, lo cual se logra hasta observar salir

suficiente lechada por los respiraderos de inyección.

La Lechada.

Tal como se mencionaba en la inyección, la lechada es el producto adecuado

utilizado para asegurar la protección contra la corrosión de las armaduras activas

como los cables alojados en conductos dispuestos en el interior de una pieza de

concreto, sirviendo a su vez, de relleno de los mismos. Para las lechadas deben

utilizarse materiales exentos de sustancias que puedan poner en riesgo las

armaduras, el material de inyección, o el concreto de la pieza, tales como cloruros,

sulfuros, nitratos, entre otros.

Al igual que la inyección, las lechadas pueden ser para adherencia, mediante

la utilización de mezclas basadas en cemento Portland y agua ó cemento

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Portland, agua y otros cementos, con un contenido de agua mínimo necesario

para el bombeo adecuado, además de aditivos expansores de aluminio que

provocan expansión confinada de la lechada.

Los productos utilizados como lechadas en la inyección no adherente, se

constituyen de betunes, mastiques bituminosos, grasas solubles, o cualquier otro

material adecuado, que proporcione la debida protección sin generar adherencia

contra la corrosión, a las armaduras activas.

Los Accesorios.

Están conformados por todas aquellas piezas necesarias para poder

alcanzar el efecto pretensor propiamente dicho, y transmitir el mismo ala pieza,

tales como:

-Anclajes: son elementos de hierro fundido, que transfieren la fuerza del

pretensado al concreto, conservando el estado de tensión en la armadura activa.

Estos pueden ser pasivos, cuando se ubican en el extremo del cable sobre el cual

no se aplicara la presión del tensado, y el activo, es aquel anclaje posicionado en

el extremo donde será aplicado el esfuerzo de reacción del pretensado,

cumpliendo con la función más importante.

Figura 1.3.-Anclajes y Cuñas Para Cables Pretensados.

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-Cuñas: son pequeñas piezas de aleaciones de acero de alta resistencia, con

formas de cono truncado, con agujero central de superficie dentada, encargado de

ajustar el o los torones que conforman el cable, y sostener apoyado sobre el

anclaje, la acción del efecto tensor del pretensado.

-Torón: se fabrica con alambres de acero de

diferentes diámetros y resistencias que van de los

16.000 hasta los 19.000 kg/cm2, con acabados lisos,

dentados o tridentados, estirados en frio,

modificando así sus propiedades mecánicas,

incrementadose su resistencia, liberándolo de

esfuerzos residuales mediante un tratamiento

continuo de calentamientos. Específicamente siete

alambres firmemente torcidos, conforman el torón, siendo el más utilizado el de

19.000 kg/cm2 de resistencia a la ruptura, y de diámetros de de 3/8” y ½”

respectivamente.

2.-LAS PÉRDIDAS EN EL PRETENSADO.

La fuerza de presfuerzo, es la fuerza efectiva aplicada a las armaduras

activas de un elemento estructural de concreto pretensado, que varía de acuerdo

al tipo de estructura y al sistema de aplicación. Todos estos sistemas producen

pérdidas de esfuerzo derivadas de fenómenos naturales como la fricción, la

fluencia, la retracción, entre otros; por lo que para la determinación del presfuerzo

en los cables, es necesario considerar y tomar en cuenta las perdidas en dos

etapas, determinándose primeramente la tensión inicial en cualquier punto del

cable, en función de las fuerzas de anclaje, para así deducir las perdidas

instantáneas, y segundo, cuantificar las pérdidas diferidas en función del tiempo,

como los fenómenos de fluencia y retracción en el concreto, y el de relajación en

el acero de alta resistencia. De esta manera se obtiene una ecuación general de

fuerza de presfuerzo: Pe = Pgato - Pins – Pdif; donde Pgato vendría a ser el

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presfuerzo inicial dado por la lectura del equipo hidráulico utilizado para generar la

tensión en el cable.

El presfuerzo inicial, tiene ciertas limitaciones por razones de seguridad, ya

que el esfuerzo de los cables, no deben exceder ciertos valores que son

normados, y cuya relación, varía con respecto al tipo de sección del cable utilizado

y el tratamiento dado al acero del mismo.

Pérdidas Instantáneas.

Las pérdidas instantáneas, se presentan apenas son aplicados los esfuerzos,

y está conformada por tres tipos de pérdidas que se suscitan en el instante de la

aplicación de la carga, las cuales varían en función de una distancia X que hay

desde la distancia a estudiar, hasta el anclaje activo más próximo, como son:

-Pérdidas Por Fricción: estas se presentan solo en las estructuras postesas, ya

que es aquí donde interviene el rozamiento entre el cable y el conducto

longitudinal, que genera fricción, presentándose una perdida en el esfuerzo

efectivo del tensado, a causa del deslizamiento del cable a través de un trazado

que generalmente contiene ciertas desviaciones y curvaturas, que aprietan el

cable contra el conducto, provocando una fuerza contraria a la del presfuerzo que

deriva en pérdidas de tensión, inclusive, si aun el trazado sea de forma lineal.

Así surgen los coeficientes de fricción que producen perdidas, como lo es el

coeficiente de rozamiento y el coeficiente de efecto oscilante o longitud, y que

varían en función del tipo de acero utilizado, de la naturaleza de los conductos y

del estado superficial de ambos, así como de la regularidad del trazado de los

conductos longitudinales.

-Pérdidas Por Penetración de Cuñas: en los sistemas pretensados anclados por

cuñas, los cables siempre sufren un pequeño deslizamiento antes de quedar

totalmente acuñados, a causa de la penetración solidaria del cono macho de la

cuña y las armaduras activas, hacia el interior del cono hembra durante el anclaje,

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por efecto de la tensión a la que están sometidos, característico de los sistemas

de pretensado, en función de la distancia longitudinal que se desliza el cable

dentro de las cuñas antes de quedar anclados totalmente, presentando

variaciones en los sistemas pretensados o postensados, en concordancia con la

longitud del mismo.

Cuando se presentan casos con cables de trazados largos o curvilíneos,

para la variación de la perdida de tensión por penetración de cuñas, se toman en

cuenta los rozamientos de los conductos, por lo que se pueden considerar las

posibles variaciones de los coeficientes de fricción al destensar el cable, con

respecto a los valores presentes durante el tensado.

Figura 2.1.-Pérdidas por Penetración de Cuñas.

-Pérdidas Por Acortamiento Elástico Del Concreto: al transferirse la fuerza tensora

a un miembro de concreto, se originara un acortamiento elástico en el mismo a

medida que se comprime por efecto de dicha fuerza, y que se puede determinar

por medio de la relación esfuerzo-deformación del concreto, por lo que la cantidad

de acortamiento elástico a la que contribuye el concreto, varía de acuerdo al

método de presfuerzo utilizado.

En el caso de miembros de concreto pretensado, en los cuales el tendón o

cable se encuentra adherido al concreto en el momento de la transferencia de

tensión, el cambio en la deformación del acero, es el mismo que el cambio en la

deformación de compresión del concreto al nivel del centroide del acero; mientras

que en los miembros de concreto postensados, donde se tensan todos los cables

al mismo tiempo, la deformación elástica del concreto se suscita cuando se aplica

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la fuerza en el gato, dándose un acortamiento inmediato en el que no se presentan

perdidas, no siendo este el caso, si los cables son tensados progresivamente y no

al mismo tiempo.

Pérdidas Diferidas.

Las pérdidas diferidas, están conformadas por tres tipos de pérdidas que

ocurren a lo largo de la vida de una estructura, y las cuales se presentan en

función del tiempo, que transcurre inmediatamente se cumplen los procesos de

anclado e inyección, las cuales son:

-Pérdidas Por Retracción Del Concreto: estas se deben a la pérdida de humedad

contenida en la mezcla de concreto durante el fraguado, ya que este se contrae al

perder humedad por evaporación, acortándose así el elemento de concreto. La

retracción es proporcional a la cantidad de agua empleada en la mezcla del

concreto, la cual ocurre de forma acelerada durante las primeras edades del

concreto, reduciéndose con el tiempo, y que se ve afectado de manera

significativa por la humedad relativa del ambiente, y la edad de los agregados y

sus compuestos minerales.

-Pérdida Por Fluencia Del Concreto: la fluencia al igual que la retracción, es un

fenómeno que se a lo largo del tiempo de vida de una estructura, provocando el

aumento en las deformaciones relativas que puedan surgir bajo un presfuerzo

permanente, provocando el acortamiento de los cables de tensado, y por

consiguiente, un perdida del esfuerzo de tensión. Este fenómeno es decreciente

en relación con el tiempo, y aumenta cuando se presentan proporciones agua-

cemento más altas y agregado-cemento más baja; sin embargo, entre mayor edad

tiene el concreto al momento de ser sometido a cargas, más completa es la

hidratación del cemento y menor el fenómeno de fluencia del concreto.

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Figura 2.2.-Efectos De Retracción En El Concreto

-Pérdida Por Relajación Del Acero De Presfuerzo: la relajación del acero de

presfuerzo, conlleva la pérdida de sus esfuerzos cuando el acero es presforzado y

mantenido en la deformación propia del efecto tensor por un considerable período

de tiempo. Esto provoca una pérdida de presfuerzo que depende directamente de

las características químicas y mecánicas de cada tipo de acero utilizado en los

cables, y que deben ser proporcionadas por los fabricantes o proveedores del

acero.

3.-FLEXO COMPRESIÓN EQUIVALENTE AL PRETENSADO.

En un elemento de concreto armado simplemente apoyado, hay secciones

sometidas a compresión que se comportan adecuadamente, y secciones a

tracción que actúan de forma relativamente ineficiente, en los que el pretensado

procura crear un estado de tensiones iniciales que en combinación con el estado

tensional generado por las cargas, se obtenga un nivel de tensiones de tracción y

compresión capaces de resistir las cargas actuantes, generando flechas en las

piezas flectadas hacia arriba, justo en la sección donde las acciones producirán

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flechas hacia abajo, reduciéndose e inclusive evitándose la fisuración por tracción,

por lo que se puede deducir, que el concreto pretensado, es sometido a dos

sistemas de cargas coactuantes, originados por las fuerzas internas provocadas

por la tensión del cable, y otro generado por el accionar de las cargas externas o

de servicio.

El pretensado, introduce a un elemento estructural de concreto, fuerzas

creadas artificialmente cuyas acciones generan en dicho elemento, estados

tensiónales que superpuestos a los estados de tensión provocados por las cargas

externas, le permiten contrarrestar y resistir sus propio peso, y el de las cargas de

servicio que actúan sobre el mismo.

En el concreto pretensado de un elemento, estos estados tensionales se

producen antes de que actúen las cargas externas de servicio e inclusive las de su

propio peso, haciendo del conjunto acero-concreto, un elemento activo que ya

posee tensión previa. Por lo tanto, conforman un conjunto de fuerzas equivalentes

de pretensado, como un sistema autoequilibrado de fuerzas que se concentran en

los anclajes y distribuidas a lo largo del cable pretensado, ya que al momento de

aplicarse las fuerzas pretensoras, no se encuentra actuando ninguna carga

exterior sobre el elemento.

Figura 3.1.-Fuerzas Equivalentes de Pretensados

4.-COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO PRETENSADO Y COMPARACION

CON EL CONCRETO ARMADO.

Bajo el efecto de las cargas ocasionadas por el peso propio y el uso de un

miembro estructural de concreto pretensado, se forman momentos positivos que

incitan a doblarse hacia abajo a dicho miembro, mientras que en la sección del

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mismo, se forman tensiones de flexión triangular con las máximas tensiones de

tracción en el borde inferior, y las de compresión en el borde superior del elemento

como efectos propios del pretensado que actúan en la dirección contraria a las

tensiones de las solicitaciones de carga.

Con la ayuda del concreto pretensado, es posible conseguir tensiones de

compresión en toda la sección de concreto del elemento, por lo que las fuerzas de

flexo-compresión correspondiente a estas tensiones, en conjunto con las fuerzas

de tracción, que son introducidas en gran parte de forma artificial, mantienen en

equilibrio los momentos externos con el brazo de palanca del elemento, activando

de esta manera, toda la superficie del concreto en su totalidad; mientras que para

las fuerzas de flexo-compresión en el concreto armado, es tomada en cuenta

solamente una parte de la superficie de la sección del concreto de un elemento.

Lo anteriormente descrito, significa en estado de servicio, un mejor

aprovechamiento de la sección de concreto en un miembro pretensado, que un

miembro de concreto armado, ya que las solicitaciones que causan la flexión del

miembro de concreto pretensado son más pequeñas que las cargas exteriores en

el concreto armado, motivo por el cual esta presenta menos flecha que un

miembro de concreto armado; ya que al no existir una tensión de tracción en el

concreto pretensado, este no se agrieta, presentando una mayor resistencia a la

flexión, mucho más que la del concreto armado cuyas zonas a tracción estarían

agrietadas.

La carga actuantes sobre la sección de concreto de un miembro estructural

pretensado, ocasiona un menor esfuerzo cortante que la carga exterior, cuya

diferencia es absorbida por la componente de la fuerza de tensión que se halla en

el mismo sentido del esfuerzo cortante, cortándose solo axialmente, bajo una

fuerza de compresión que absorbe la solicitación a flexión con ayuda de una

fuerza de tensión excéntrica propia de las secciones de concreto bajo compresión

céntrica, como en el caso de una columna.

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Figura 4.1.-Esquema Comparativo Comportamiento Concreto Amado (1,2) y

Concreto Pretensado (5,6)

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CONCLUSIONES.

El concreto pretensado, en términos sencillos, es un método que busca la

introducción de una carga de manera artificial, mediante el uso de aceros de alta

resistencia como armadura, que sirva de contraposición a las tensiones o cargas

de servicio del elemento estructural, minimizando las mismas, haciéndolo mucho

más resistente.

Un elemento estructural de concreto pretensado, gracias a las fuerzas de

flexo-compresión y de tracción introducidos en estos, y que equilibran la acción de

los momentos positivos de las cargas exteriores, siendo sometido a una

solicitación a flexión de igual magnitud que en un elemento estructural de concreto

armado, presentaría mucho menos flecha que este ultimo correspondientemente.

El concreto armado, se podría considerar como un material mixto donde cada

uno de sus componentes (Concreto a compresión y Acero a tracción), cumplen

con su función específica, mientras que el concreto presforzado o pretensado no

se puede considerar un material mixto, ya que en sí, se trata de un concreto que

gracias a un tratamiento mecánico inicial que lo predispone a la compresión, pude

resistir un estado de tensiones que de otra manera, lo hubiecen agotado.

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BIBLIOGRAFÍAS.

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Postensados de Hormigo. CHILE. 2002. [Documento PDF]. Fecha de Consulta:

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Consulta: 11-11-2012.

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Fecha de Consulta: 11-11-2012.