Informe De Materiales De Construccion.docx

UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE MATERIALES DE CONTRUCCIÓN II ING. DIANA BERNARDITA MORA ABRIL Practica N° 6

 DISEÑO DE HORMIGÓN POR EL MÉTODO ACI  ENSAYO DE ASENTAMIENTO

GRUPO 4 INTEGRANTES:     

Campoverde Espinoza Danny Xavier Morocho Arenillas Sebastián Ismael Santacruz Fernández Sebastián Antonio Uyaguari Perea Johanna Alexandra Valla Poma Shirley Johanna

Fecha de realización de la práctica: 29 de Mayo de 2018

Fecha de entrega del reporte: 05 de Junio de 2018

0107046575 0302503214 0302296470 0105701346 0106698053

Lab. Materiales de Construcción II

INDICE 1.

OBJETIVOS--------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1.1

OBJETIVO GENERAL----------------------------------------------------------------------------2

1.2

OBJETIVOS ESPECIFICOS---------------------------------------------------------------------2

2.

GENERALIDADES----------------------------------------------------------------------------------------- 2

3.

MATERIALES------------------------------------------------------------------------------------------------ 3

4.

EQUIPO-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3

5.

PROCEDIMIENTO------------------------------------------------------------------------------------------ 3 5.1 PROCESO PARA DOSIFICACIÓN DEL HORMIGÓN-------------------------------------3 5.2 PROCESO PARA ASENTAMIENTO---------------------------------------------------------------8

6.

DATOS Y CÁLCULOS------------------------------------------------------------------------------------10

7.

RESULTADOS---------------------------------------------------------------------------------------------- 14

8.

CONCLUSIONES------------------------------------------------------------------------------------------ 15

9.

BIBLIOGRAFIA-------------------------------------------------------------------------------------------- 15

INDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Componentes del hormigón....................................................................................2 Ilustración 2. Introducción de la grava en la concretera...............................................................8 Ilustración 3. Introducción de los demás componentes del hormigón..........................................8 Ilustración 4. Ensayo de Asentamiento.........................................................................................9 Ilustración 5. Probeta con concreto para obtener su densidad....................................................10

INDICE DE TABLAS Tabla 1. Asentamiento requerido, de acuerdo a compactación, consistencia y tipo de estructura. 4 Tabla 2. Requisitos aproximados de agua de mezclado y contenido de aire para diferentes revenimientos y tamaños máximos nominales recomendados: 193 kg/m3 de hormigón..............5 Tabla 3.Contenido de agua de mezcla: 178 kg/ m3 de hormigón.................................................6 Tabla 4. Valores aproximados de agua de mezclado y el contenido de aire para diferentes asentamientos y tamaños máximos de agregado en mezclas sin aire incluido: 195 kg / m3 de hormigón......................................................................................................................................6 Tabla 5. Máxima relación agua-cemento por durabilidad.............................................................7 Tabla 6. Datos para dosificación del hormigón...........................................................................11 Tabla 7. Dimensiones del cono de Abrams.................................................................................12 Tabla 8. Dosificación del hormigón para 0.00516 m3 y 80% de desperdicio.............................12 Tabla 9. Dosificación corregida por asentamiento......................................................................14

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1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL 



Determinar la combinación más práctica con los materiales que se dispone para producir un concreto que satisfaga los requisitos de comportamiento bajo las condiciones particulares de uso. Determinar el asentamiento del hormigón.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS   

Diseñar el hormigón a partir de dosificación por el método ACI. Realizar las correcciones por asentamiento. Obtener la densidad del hormigón.

2. GENERALIDADES Cemento: Material de construcción compuesto de una sustancia en polvo que, mezclada con agua u otra sustancia, forma una pasta blanda que se endurece en contacto con el agua o el aire. Agregado grueso (Grava): es uno de los principales componentes del hormigón o concreto, por este motivo su calidad es sumamente importante para garantizar buenos resultados en la preparación de estructuras de hormigón. El tamaño mínimo será de 4,8 mm. El agregado grueso debe ser duro, resistente, limpio y sin recubrimiento de materiales extraños o de polvo, los cuales, en caso de presentarse, deberán ser eliminados mediante un procedimiento adecuado, como por ejemplo el lavado. Agregado fino (Arena): consisten en arena natural o piedra triturada cuyas partículas sean menores a 5 mm y deben ser partículas limpias, duras, resistentes y libres de productos químicos. Para seleccionar el agregado fino correcto procedemos a utilizar la malla #4, pues tiene una medida de 4.75 mm Hormigón: Es un material compuesto empleado en construcción, formado esencialmente por un aglomerante (Cemento) al que se le añaden partículas o fragmentos de un agregado (grueso y fino), agua y aditivos específicos. Proporciones relativas de componentes del concreto

Ilustración 1. Componentes del hormigón

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Lab. Materiales de Construcción II El cono de Abrams: es un ensayo muy sencillo de realizar y permite medir la consistencia de un hormigón fresco, no requiriendo equipo costoso ni personal especializado y proporcionando resultados satisfactorios. Además, permite determinar si el asentamiento del hormigón cumple con las condiciones de diseño.

3. MATERIALES    

Árido fino (Reserva del laboratorio). Árido grueso (Reserva del laboratorio). Cemento Guapán. Agua.

4. EQUIPO        

Bandeja: para recepción del árido fino, grueso y cemento. Balanza: peso de la muestra con una precisión de 0,1 g. Carretilla: preparación de la muestra. Pala. Probetas. Varilla con punta redondeada. Cono de Abrams. Tamiz # 4.

5. PROCEDIMIENTO 5.1 PROCESO PARA DOSIFICACIÓN DEL HORMIGÓN

Especificaciones: Dosificar una mezcla de hormigón para la construcción de un muro de contención en una zona con moderado ataque de sulfatos. La resistencia estructural especificada es de f´c = 28 MPa. El método empleado para colocar el material es por grúa y se utilizará vibración normal. Las propiedades de los materiales de relleno se deberán obtener como el promedio de los registros reportados de los ensayos de los 12 grupos de laboratorio. Las características del cemento serán los determinados el ciclo anterior en laboratorio.



Elección del revenimiento:

De la tabla siguiente se selecciona el asentamiento requerido, de acuerdo a compactación, consistencia y tipo de estructura especificado anteriormente. 3

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Tabla 1. Asentamiento requerido, de acuerdo a compactación, consistencia y tipo de estructura

Se ha determinado de esta forma un asentamiento de 90 mm (9 cm), considerando los requerimentos especificados.



Elección del tamaño máximo de agregado:

Por regla general, el tamaño máximo de agregado debe ser el mayor disponible económicamente y guardar relación con las dimensiones de la estructura. En ningún caso el tamaño máximo debe exceder de: 1/5 de la menor dimensión entre los costados de los moldes. 1/3 del espesor de las losas. ¾ del espacio libre mínimo entre varillas de refuerzo Para el problema se consideran la primera y tercera condición: 1/5 de la menor dimensión entre los costados de los moldes: Sea la menor dimensión del elemento igual a 20 cm., se determina que el tamaño máximo de agregado para la mezcla no debe exceder los 4cm, es decir 1.575 pulgadas. ¾ del espacio libre mínimo entre varillas de refuerzo De acuerdo a la granulometría realizada en ensayos anteriores se obtiene un tamaño máximo de 25.4 mm (agregado Grueso), que corresponde a 1”.



Cálculo de agua de mezclado y contenido de aire:

Se selecciona el agua de mezclado, en base a 3 tablas y se toma la menor cantidad:

4

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Tabla 2. Requisitos aproximados de agua de mezclado y contenido de aire para diferentes revenimientos y tamaños máximos nominales recomendados: 193 kg/m3 de hormigón.

Tabla 3.Contenido de agua de mezcla: 178 kg/ m3 de hormigón

Tabla 4. Valores aproximados de agua de mezclado y el contenido de aire para diferentes asentamientos y tamaños máximos de agregado en mezclas sin aire incluido: 195 kg / m3 de hormigón.

5

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Determinación de la resistencia promedio de la mezcla:

Puesto que se desconoce la desviación estándar se debe incrementar la resistencia especificada f ´c así: a) si f´c< 21 MPa=> f´cr= f´c+7.0, b) si 21 < f´c< 35MPa=> f´cr= f´c+8.5 MPa y c) si f´c> 35 MPa=> f´cr= 0.10*f´c+5.0 MPa. Para nuestro problema se considera el segundo caso, con una resistencia requerida de 28 MPa a los 28 días, por lo tanto, se determina una resistencia promedio: f’ cr = 28+ 8.5 = 36.5 MPa.



Selección de la relación Agua/ Cemento:

De acuerdo a la tabla 5, determina la relación de agua cemento para la mezcla:

Tabla 5. Máxima relación agua-cemento por durabilidad

Exposición 1: Exposición a sulfatos o al agua de mar Exposición 2: Continua o frecuentemente húmeda, sometida a hielo-deshielo.



Cálculo del contenido de cemento

El cemento requerido es igual al contenido estimado de agua de mezclado dividido entre la relación A/C, no obstante, la especificación incluye un límite mínimo separado sobre el cemento, además de los requerimientos de resistencia y durabilidad, la mezcla debe basarse en el criterio que conduzca a una cantidad mayor de cemento. C=A/(A/C) Dónde: C=Cantidad de cemento por m³ de concreto A=Cantidad de agua por m³ de concreto A/C=Relación agua-cemento No obstante, lo anterior, en estructuras de hormigón armado se deben respetar las siguientes dosis mínimas de cemento

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Lab. Materiales de Construcción II a) Hormigón armado protegido de la intemperie: 240 kg/m3 b) Hormigón armado expuesto a la intemperie: 270 kg/m3 Se verifica que la cantidad encontrada para nuestra mezcla es mayor a las dosis mínimas establecidas.



Estimación del contenido de agregado grueso:

Se determina el volumen de agregado grueso de la mezcla, mediante dos métodos: a) Por fórmula: TM = 1” Vol. Gruesos (m3) = 0.7981 + 0.0350 MF – 0.0294 MF2 un Módulo de finura MF = 2.5

R2 = 0.9823

Se tiene que Vol. Gruesos (m3) = 0.7 Una vez estimado este volumen se encuentra la cantidad de gruesos por metro cúbico de hormigón multiplicándolo por el valor de la masa unitaria seca y compactada con varilla del agregado grueso. G1= V sc X PVSC G1 sss = G1 * (1+ h ag./100) Dónde: G1: masa del agregado grueso seco por metro cubico de hormigón G1sss: masa del agregado grueso saturado por metro cubico de hormigón V gs: Volumen de agregado grueso seco y compactado con varilla para un metro cúbico de hormigón PVSC: Peso volumétrico del agregado grueso seco y compactado con varilla h ag: Humedad de absorción del agregado grueso



Estimación del contenido de agregado fino:

Se determina el volumen de agregado fino en condiciones SSS: VFsss = (1- A1- W1/Dw – C1/DC –G1sss/Dgsss) Donde: F1sss: Masa de los finos saturados (Kg) W1: Masa de agua (Kg) DW: Densidad del agua ≈ 1000 Kg / m3 a 20 ºC A1: Volumen de aire atrapado (m3) C1: Masa del cemento (Kg) DC: Densidad del cemento (Kg/m3) G1sss: Masa de la grava saturada (Kg) Dgsss: Densidad en bruto saturada de los gruesos (Kg/m3) 7

Lab. Materiales de Construcción II Dfsss: Densidad en bruto saturada de los finos (Kg/m3) hag: Humedad de absorción de los gruesos (%) haf: Humedad de absorción de los finos (%)

5.2 PROCESO PARA ASENTAMIENTO Mezclado del hormigón 



El procedimiento detallado a continuación se lleva a cabo tanto para el primer armado de hormigón, como para el segundo armado con correcciones por asentamiento y densidad; habiendo previamente realizado el diseño de la mezcla. Se colocó en la concretera un poco más de la mitad de la grava con aproximadamente la cuarta parte del agua a utilizar y se dejó mezclar por 0.5 min.

Ilustración 2. Introducción de la grava en la concretera



Se agregó el agua restante conjuntamente con el cemento, la arena y dejar mezclar por al menos 3 minutos.

 

Una

Ilustración 3. Introducción de los demás componentes del hormigón

vez

terminado

el

proceso de mezclado se debe verter dicha mezcla en la carretilla. 

Se realizó el ensayo de asentamiento

Ensayo del asentamiento en el cono de Abrams 8



 

 



  

Lab. Materiales de Construcción II Se preparan la cantidad de los materiales como árido grueso y fino, cemento y agua necesarias para la práctica y calculando un con un porcentaje de residuo de hormigón. Se humedecen los equipos para evitar que estos resten humedad a la mezcla. Se colocó el molde sobre una superficie plana y horizontal, El operador separa sobre las pisaderas del cono evitando movimientos del molde durante el llenado. Se llenó el molde en tres capas de volumen igual siendo cada capa apisonada con 25 golpes de varilla distribuidos uniformemente, los primeros golpes con la varilla ligeramente inclinada alrededor del perímetro continuando hacia el centro en espiral con el debido cuidado de no golpear la superficie del cono. Se llena la capa hormigón y se compacta nuevamente con 25 golpes de pisón penetrando algunos centímetros de la 1ra capa. Se llenó el cono rebasando su capacidad y se compacta nuevamente con 25 golpes de pisón penetrando algunos centímetros en la 2da capa si en algún momento del apisonamiento se golpea la placa del cono la prueba deberá repetirse. Se terminó la compactación de la última capa y se enrazo la superficie haciendo rotar sobre ella el pisón sin dejar de pisar las agarraderas del molde, se limpió el hormigón derramado alrededor del molde. Se levantó el molde en dirección vertical sin perturbar el hormigón en un tiempo de 5 a 10 segundos sujetándolo por las asas y dejándolas pisaderas libres. El procedimiento de llenado y colocación no debe demorarse más de 3 minutos. Se colocó el pisón horizontalmente atravesado sobre el cono invertido de manera que se extienda por sobre el hormigón asentado. Se mide la distancia entre la barra y el centro original de la cara superior del hormigón, aproximando a 0.5 cm Esta es la distancia es el asentamiento del hormigón.

Ilustración 4. Ensayo de Asentamiento



Si no se llegó al revenimiento de diseño se puede agregar hasta 100 ml de agua, volver a mezclar y comprobar nuevamente el asentamiento; si este no resulta ser el necesario se debe realizar correcciones por asentamiento y densidad del hormigón.

 

Una vez calculados lo nuevos pesos de materiales repetir los pasos anteriores. Para obtener la densidad del cemento, el concreto que se usó en el cono de Abrams se colocó en la probeta, en tres capas, se compactó cada capa y se pesó. Adicionalmente se obtuvo las dimensiones de la probeta y su peso.

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Ilustración 5. Probeta con concreto para obtener su densidad

6. DATOS Y CÁLCULOS DOSIFICACIÓN CARACTERISTICA

9 cm

SIMBOLOGI A s

25.4 mm

TM

Cantidad de agua

192 kg por m3 de hormigón

W1

Valor de tabla

Contenido de aire Relación a/c

1.5 % 0.41

A1 a/c

Valor de tabla Valor de tabla

Cantidad de cemento

467.54 kg/m3

C1

Fórmula

Volumen de agregado Grueso

0.7 m3

--

Fórmula

Peso agregado Grueso

1041.39 kg por m3 de hormigón

G1

Fórmula

Revenimiento Tamaño máximo de agregado

VALOR

Masa agregado Grueso 1081.20 kg G1sss saturado Peso de finos saturado 565.87 kg F1sss Cantidad de finos secos 544.90 kg F1 CORRECCIÓN POR HUMEDAD DE LOS AGREGADOS Humedad de agregado 6.87 % Waf fino Peso del agregado fino 582.34 kg Fh húmedo Humedad del agregado 0.5 % Wag grueso Peso del agregado grueso 1046.60 kg Gh húmedo Cantidad de agua 210.14 kg Wh corregida

OBTENCIO N Valor de tabla Granulometría – práctica 1

Fórmula Fórmula Fórmula Obtenido en laboratorio Fórmula Obtenido en laboratorio Fórmula Fórmula con pesos secos.

Tabla 6. Datos para dosificación del hormigón

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Lab. Materiales de Construcción II Entonces para 1 m de hormigón se tiene las cantidades obtenidas anteriormente, y ahora se busca qué cantidades se requieren para el volumen del cono de Abrams para el ensayo de asentamiento: 3

CONO Diámetro superior Diámetro inferior Altura Volumen

MEDID A1

MEDID A2

MEDID A3

PROMEDIO

10.6 cm

10.2 cm

9.6 cm

10.13 cm

18.8 cm

18.6 cm

19.4 cm

18.93 cm

30.2 cm 5162.96 cm3 = 0.005163 m3 Tabla 7. Dimensiones del cono de Abrams

Para obtener las cantidades para un volumen de 0.005163 m 3 de hormigón se debe multiplicar cada uno de los materiales por el volumen anterior y por 1.8 de desperdicio (80%): CANTIDADES DE DISEÑO PARA 1 m3 DE HORMIGON Cemento 467.54 kg Ag. Fino 582.34 kg Ag. Grueso 1046.60 kg Agua 210.14 kg

CANTIDADES PARA 0.00516 m3 DE HORMIGÓN Y 80% DE DESPERDICIO 4.35 kg 4345 g 5.41 kg 5412 g 9.73 kg 9726 g 1.95 kg 1953 g

Tabla 8. Dosificación del hormigón para 0.00516 m3 y 80% de desperdicio

CORRECCION POR ASENTAMIENTO Y DENSIDAD DEL HORMIGON Al realizar el ensayo de asentamiento con el cono de Abrams, no se obtuvo el valor de asentamiento diseñado por lo que se realizó una corrección: “Por cada 10 mm de diferencia con el asentamiento pedido (9 cm), la mezcla se debe corregir en 2 litros por m3 de hormigón”. Se realizaron 3 pruebas, con la primera se obtuvo un asentamiento de 0 cm, se realizó la corrección, pero no se logró el asentamiento requerido; se volvió a corregir y a ensayar dando un asentamiento de 1.5 cm, entonces se realizó nuevamente la corrección:

Agua a agregar=15< ¿ 0.005163=0.0774 <¿ 77.4 ml

Ahora se calcula la densidad real del hormigón para realizar la corrección, utilizando la fórmula:

D=

Mc−Mm Vm

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Mc M m Vm D

Masa del molde lleno de hormigón Masa del molde

Lab. Materiales de Construcción II 21.3 kg 8.78 kg

Volumen del molde Densidad real del hormigón

0.0053 m3 2362.26 kg/m3

Para hallar el rendimiento de la mezcla (R), se suman las cantidades de materiales con las que se alcanza el asentamiento requerido y se divide para la densidad real:

R=

w+ c+ f + g Densidad

Donde, w = agua c = cemento f = fino g = grueso

R=

1.95 kg+ 4.35 kg+5.41 kg+ 9.73 kg 2362.26 kg /m3

R=0.0091m

3

Con este rendimiento se halla la nueva cantidad de agua que se requiere para el volumen de hormigón; al variar la cantidad de agua de mezclado también variará la cantidad de cemento para que se mantenga constante la relación a/c y no afectar la resistencia del hormigón. Además, se hallarán las nuevas cantidades de agregado fino y grueso necesarios para la mezcla:

Agua corregida:

Ac=

w−( ( wf −haf )∗Ag . Fino )− ( ( wg−hag )∗Ag . Grueso ) + agua a agregar rendimiento

Ac=232.88 kg Cemento corregido:

Cc=

Ac a /c

Cc=

197.69 kg 0.41

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Cc=567.99 kg

Agregado grueso corregido:

Gc=

Ag . Grueso Rendimiento

Gc=

9.73 kg 0.0091

Gc=1071.85 kg

Para obtener el agregado fino corregido se debe hallar primero la masa del agregado grueso saturado corregido y el peso del agregado fino saturado corregido: Ag. Grueso saturado corregido:

(

G2 sss=Gc∗ 1+

hag 100

)

(

G2 sss=1071.85 kg∗ 1+

3.8 100

)

G2 sss=1112.82 kg

Ag. Fino saturado corregido:

F 2 sss=Densidad −Ac−Cc−G 2 sss

F 2 sss=2362.26−197.69−482.17−1112.82 F 2 sss=569.58 kg

Ag. Fino corregido:

Fc=

Fc=

F 2 sss haf 1+ 100 569.58 kg 3.8 1+ 100

Fc=431.95 kg

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Resumiendo, las proporciones corregidas por asentamiento y densidad son: CANTIDADES CORREGIDAS PARA 1 m3 DE HORMIGON Cemento 567.99 kg Ag. Fino 431.95 kg Ag. Grueso 1071.85 kg Agua 232.80 kg Tabla 9. Dosificación corregida por asentamiento

7. RESULTADOS ASENTAMIENTOS Prueba mm 1 0 2 15 3 85 Se realizaron tres pruebas de asentamiento hasta obtener un asentamiento que difiera en ± 10 mm del diseño inicial. Con esto, en la primera prueba, el hormigón no se asentó nada, en la segunda prueba se asentó 1.5 cm y en el tercer intento se asentó 8.5 cm, valor que está dentro del rango dado. (80 mm – 100 mm). CANTIDADES CORREGIDAS PARA 1 m3 DE HORMIGON Cemento 567.99 kg Ag. Fino 431.95 kg Ag. Grueso 1071.85 kg Agua 232.80 kg En esta tabla se halla la dosificación para un metro cúbico de hormigón, dosificación que será utilizada para el ensayo a compresión de probetas. Para ello es necesario obtener el volumen de la probeta multiplicado por el número de probetas que se va a utilizar y considerando un desperdicio. Con ello se obtendrá la cantidad necesaria de los componentes de hormigón para un volumen específico, a realizarse en la siguiente práctica.

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8. CONCLUSIONES Luego de realizar las correcciones tanto por asentamiento, así como también por densidad se obtuvo que las proporciones de la mezcla para la elaboración de 1m3 de hormigón es de 567.99 kg de cemento, 431.95 kg de agregado fino, 1071.85 kg de agregado grueso y 232.80 kg de agua. Después de la elaboración de las mezclas en el laboratorio, se puede deducir para la dosificación en la elaboración del hormigón depende en gran parte de las condiciones de los agregados ya que, al existir una pequeña variación en el contenido de humedad de estos entre los diferentes ensayos, la proporción de agua en la mezcla sufre una variación muy significativa. Luego de la práctica se puede concluir que uno de los factores que contribuyó a la obtención de una consistencia totalmente seca para la primera mezcla fue la falta de continuidad en la granulometría, especialmente del agregado grueso, así como también el cálculo de una elevada humedad en la muestra. El ensayo de asentamiento con el cono es de gran utilidad para para detectar variaciones en la uniformidad de una mezcla con proporciones previamente determinadas en la dosificación

9. BIBLIOGRAFIA [1] TRABAJO DE INVESTIGACION (2014) (Spanish): DISEÑO DE MEZCLAS DE HORMIGON POR EL METODO A.C.I. Y EFECTOS DE LA ADICIÓN DE CENIZAS VOLANTES DE TERMOTASAJERO EN LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Quito. Recuperado el 03 de junio del 2018 http://repository.usta.edu.co/bitstream/handle/11634/915/Diseno%20de%20mezclas%20de %20hormigon%20por%20el%20metodo%20a.c.i..pdf?sequence=1&isAllowed=y

[2] Bibliotecas, D. (2017). Universidad Nacional de Colombia: Repositorio institucional UN. Bdigital.unal.edu.co. Disponible en: http://www.bdigital.unal.edu.co/22831/ [Accedido el 4 de abril, 2017].

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