Ciencia de Materiales documento

8/20/2019 Ciencia de Materiales documento

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PROGRAMA SINTÉTICO

CARRERA: Ingeniería Mecánica

ASIGNATURA: Ciencia de los Materiales I SEMESTRE: Tercero

OBJETIVO GENERAL:

El alumno evaluará la influencia que ejerce el arreglo atómico en las propiedades físicas, el comportamientomecánico y el proceso de difusión; así mismo, relacionará el proceso de solidificación con los diagramas de faseen equilirio, para la solución de prolemas de aplicación de materiales con ase en su estructura ypropiedades!

CONTENIDO SINTÉTICO: I "efectos en las estructuras metálicas!

II "ifusión! III #roceso de solidificación! I$ "iagramas de fases! $ #ropiedades el%ctricas, magn%ticas, ópticas y t%rmicas!

METODOLOGÍA:

Consulta iliográfica por parte de los alumnos!"iscusión y e&posiciones en clase con la coordinación del profesor!Elaoración de res'menes y cuadros sinópticos!(eali)ación de mapas conceptuales!Integración de equipos de traajo para la reali)ación de prácticas!(esolución de prolemas de aplicación de los temas!

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:

*plicación de tres e&ámenes departamentales!Traajos e&tra+clase y participación!olución de prolemas!(eali)ación de prácticas!

BIBLIOGRAFÍA:

*s-eland, "onald (! C iencia e ingeniería de los materiales. Editorial International T.omson! M%&ico /000!Tercera edición! 123 #ág!Callister, 4r 5illiam "! Ciencia e ingeniería de los materiales. Editorial (evert%, !*! Espa6a /000! Tomo I 173#ág!, Tomo II 288 #ág!

I N S T I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L

SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERÍA Y CIENCIAS

FÍSICO MATEMÁTICAS


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ESCUELA: Escuela uperior de Ingeniería Mecánica yEl%ctrica!

CARRERA: Ingeniería Mecánica

OPCIÓN:COORDINACIÓN: *cademia de Ciencia de los MaterialesDEPARTAMENTO:

ASIGNATURA: Ciencia de los Materiales ISEMESTRE: TerceroCLAVE:

CRÉDITOS: 90!7VIGENTE: /00:TIPO DE ASIGNATURA: Teórico + prácticaMODALIDAD: Escolari)ada

TIEMPOS ASIGNADOS

(


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*I=*T(*@ Ciencia de los Materiales I CB*$E@ >4*@ / "E 91

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

Bos materiales que se emplean en ingeniería .an tenido una evolución continua y se .an mejoradoconsideralemente desde %pocas antiguas; a'n más, el desarrollo de materiales que se usan en ingeniería .ae&perimentado un crecimiento sin precedente en las 'ltimas d%cadas, y la ingeniería de los materiales realmente se.a convertido en una parte esencial de la ciencia y la tecnología modernas, pruea de ello son prácticamente cadauno de los productos industriales e&istentes! *sí, podemos .alar ya de una ciencia de los materiales en ingeniería,misma que en nuestra sociedad .a surgido a partir de una toma de conciencia de que el desarrollo de los materialesnuevos y el mejoramiento de los materiales e&istentes juegan un papel muy importante para el desarrollo tecnológicoya que, algunos avances en este campo tales como el cora)ón artificial, el trasordador espacial y las computadoraspersonales, no serían posiles sin la disponiilidad de esos nuevos materiales! (esulta ovio que el campo de losmateriales este creciendo en desarrollo y complejidad en forma vertiginosa; nunca antes .aían e&istido tantosprolemas ni desafíos tan variados, lo que .a generado necesariamente la producción de materiales nuevos, así

como las tecnologías para su creación; por lo tanto, para su implementación e&itosa se requiere de ingenieros que.ayan aprendido a dise6ar y traajar con estos materiales avan)ados!

Esta asignatura se relaciona con la asignatura de ciencia de los materiales II Fdel 1G semestreH, Tratamientos t%rmicosF8G semestreH y con la asignatura de "ise6o, elección y *plicación de materiales F3G semestreH, como antecedentedirecto! "e manera indirecta, apoya a todas las asignaturas de la carrera cuya ase es el tratamiento de materiales@mecánica, resistencia de los materiales, procesos de manufactura, etc!

OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA

El alumno evaluará la influencia que ejerce el arreglo atómico en las propiedades físicas, el comportamiento mecánicoy el proceso de difusión, así como, relacionará el proceso de solidificación con los diagramas de fase en equilirio,para la solución de prolemas de aplicación de materiales con ase en su estructura y propiedades!





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*I=*T(*@ Ciencia de los Materiales I CB*$E@ >4*@ : "E@ 91

No. UNIDAD I NOMBRE: "efectos en las estructuras metálicas

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

El alumno interpretará la estructura cristalina y sus imperfecciones, mediante la resolución de prolemas!

=o!TEM*

T E M * >(* CB*$E IBI>(ADIC*T # EC

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9!9!:9!9!19!9!7

9!/9!/!99!/!/9!/!:

9!/!19!/!1

*ntecedentesTipos de materiales utili)ados en Ingeniería!(elación entre estructura, propiedades yprocesamiento de materiales!Estructura cristalina!"irecciones y planos en una celda unitaria!#rolemas de aplicación en ingeniería!

Materiales cristalinos y no cristalinosMonocristales!#olicristales!"ifracción de rayos J@ m%todos de determinación

de estructuras cristalinas!ólidos no cristalinos!(esolución de prolemas planteados!

:!0

:!0

1!7 K!0 9, / y :

ESTRATEGIA DIDÁCTICAE&posición y discusión de los temas en clase con la coordinación del profesor, reali)ación de prácticas en ellaoratorio, reportes de resultados prácticos, planteamiento de proyecto de investigación para conclusión en la

unidad I$ y resolución de ejercicios e&tra clase!

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN *plicación de una evaluación diagnóstica!(eportes de prácticas de laoratorio!Tareas e&tra clase entregadas!

*vance de investigación documental del proyecto!





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*I=*T(*@ Ciencia de los Materiales I CB*$E@ >4*@ 1 "E@ 91

No. UNIDAD I FcontinuaciónH NOMBRE: "efectos en las estructuras metálicas


El alumno interpretará la estructura cristalina y sus imperfecciones, mediante la resolución de prolemas!

=o!TEM*

T E M * >(* CB*$E IBI>(ADIC*

T # EC9!:

9!:!99!:!/9!:!:9!:!19!:!79!:!K9!:!2

9!1

9!1!99!1!/9!1!:9!1!1

Imperfecciones cristalinas!"islocaciones de tornillo y de orde!istemas de desli)amiento!"efectos de punto!"efectos lineales!"efectos superficiales!"efectos de volumen!(esolución de prolemas de aplicación eningeniería!

Dactores que influyen en el control de desli)amientos!

Bimite de grano!Tama6o de grano! *plicación del microscopio Electrónico de arrido(esolución de prolemas prácticos pormicroscopia electrónica!

:!0

:!0

9, / y :

ESTRATEGIA DIDÁCTICAE&posición y discusión de los temas en clase con la coordinación del profesor, reali)ación de prácticas en ellaoratorio, reportes de resultados prácticos, planteamiento de proyecto de investigación para conclusión en la

unidad I$ y resolución de ejercicios en e&tra clase!

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN *plicación de una evaluación diagnóstica!(eportes de prácticas de laoratorio!Tareas e&tra clase entregadas!

*vance de investigación documental del proyecto!





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*I=*T(* Ciencia de los Materiales I CB*$E@ >4*@ 7 "E@ 91

No. UNIDAD II NOMBRE: "ifusión


El alumno evaluará el proceso de difusión de los átomos en las estructuras cristalinas, mediante la resolución deprolemas, enfocados al proceso en aplicaciones metal'rgicas y no metal'rgicas!

=o!

TEM*


T # EC/!9

/!9!9/!9!//!9!:

/!//!/!9/!/!//!/!:/!/!1

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Conceptos generales!Estailidad atómica!Ecuación de *rr.enius!(esolución de prolemas!

Mecanismos de difusión!"ifusión por vacantes!"ifusión intersticial!Energía de activación para la difusión!(esolución de prolemas!

#rimera ley de Dic-!

radiente de concentración!Coeficiente de difusión y efecto de la temperatura!Dactores que afectan la difusión!Tipos de difusión!(esolución de prolemas!

9!7

:!0

:!0

1!7 1!7 9, / y :

ESTRATEGIA DIDÁCTICA(eali)ación de prácticas en el laoratorio, reportes de resultados prácticos, investigación documental coordinada por el profesor, reporte de avance sore proyecto de investigación, e&posición y discusión de los temas en clase con la

coordinación del profesor y reali)ación de tareas e&tra clase, resolución y discusión de prolemario!

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓNEvaluación de avance de proyecto de investigación!

*ctividades y reportes de las prácticas de laoratorio!Tareas resueltas e&tra clase entregadas!#rimer departamental de conocimientos teóricos de las unidades I y II!





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*I=*T(* Ciencia de los Materiales I CB*$E@ >4*@ K "E@ 91

No. UNIDAD II FcontinuaciónH NOMBRE: "ifusión


El alumno evaluará el proceso de difusión de los átomos en las estructuras cristalinas, mediante la resolución deprolemas, enfocados al proceso en aplicaciones metal'rgicas y no metal'rgicas!

=o!TEM* T E M * >(* CB*$E IBI>(ADIC*T # EC

/!1/!1!9/!1!//!1!:

/!7/!7!9/!7!//!7!:

/!K/!K!9/!K!//!K!:

egunda ley de Dic-!"efinición y ecuación!

*plicación en ingeniería!(esolución de prolemas!

*plicaciones metal'rgicas de la difusión!Tipos de soldadura por difusión!interi)ado y metalurgia de polvos!(esolución de prolemas!

#roceso de difusión en materiales no metálicos!Compuestos iónicos!"ifusión en polímeros!(esolución de prolemas!

:!0

1!7

:!0

9, / y :

ESTRATEGIA DIDÁCTICA(eali)ación de prácticas en el laoratorio, reportes de resultados prácticos, investigación documental coordinadapor el profesor, reporte de avance sore proyecto de investigación, e&posición y discusión de los temas en clase

con la coordinación del profesor y reali)ación de tareas e&tra clase, resolución y discusión de prolemario!

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓNEvaluación de avance de proyecto de investigación!

*ctividades y reportes de las prácticas de laoratorio!Tareas resueltas e&tra clase entregadas!#rimer departamental de conocimientos teóricos de las unidades I y II!





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No. UNIDAD III NOMBRE: #roceso de solidificación


El alumno interpretará el proceso de solidificación de materiales empleados en ingeniería, relacionándolo con losfactores de control en la manufactura de productos en la industria!

=o!

TEM*


T # EC

:!9:!9!9:!9!/:!9!::!9!1:!9!7

:!/:!/!9:!/!/:!/!:

:!/!1:!/!7:!/!K:!/!2:!/!8:!/!3

#rincipios fundamentales!=ucleación!Crecimiento!Dactores que afectan el proceso!(efinación de grano!(esolución de prolemas!

Curvas de enfriamiento!Elaoración y descripción de una curva!orecalentamiento!(apide) de enfriamiento!

Temperatura de vaciado!Temperatura de solidificación!Tiempo de solidificación!(esolución de prolemas!Tipos de curvas!(esolución de prolemas!

:!0

1!7

1!7 K!0 9, / y :

ESTRATEGIA DIDÁCTICAElaoración de un orrador del proyecto de investigación, e&posición y discusión de los temas en clase con la

coordinación del profesor, resolución y discusión de prolemario!

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓNorrador del proyecto de investigación

*ctividades y reportes de las prácticas de laoratorio!Tareas resueltas e&tra clase!egundo departamental de conocimientos teóricos de las unidades III y I$!





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No. UNIDAD III FcontinuaciónH NOMBRE: #roceso de solidificación


El alumno interpretará el proceso de solidificación de materiales empleados en ingeniería, relacionándolo con losfactores de control en la manufactura de productos en la industria!


:!::!:!9:!:!/:!:!::!:!1:!:!7

:!1:!1!9:!1!/

:!1!:

#rocesos de fundición! (egla de C.vorinov!

"efectos de solidificación!Colada contin'a!olidificación direccionada!(esolución de prolemas!

olidificación de materiales!olidificación de polímeros!olidificación y unión de metales!

(esolución de prolemas!

:!0

9!7

9, / y :

ESTRATEGIA DIDÁCTICAElaoración de un orrador del proyecto de investigación, e&posición y discusión de los temas en clase con la

coordinación del profesor, resolución y discusión de prolemario!

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓNorrador del proyecto de investigación!

*ctividades y reportes de las prácticas de laoratorio!Tareas resueltas e&tra clase!egundo departamental de conocimientos teóricos de las unidades III y I$!





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No. UNIDAD I$ NOMBRE: "iagramas de fases


El alumno relacionará en los diagramas de fases, los camios de microestructura del material con las variaciones enel porcentaje de componentes sólidos, mediante la resolución de prolemas!

=o!TEM*


T # EC1!91!9!91!9!/1!9!:1!9!11!9!71!9!K1!9!21!9!81!9!3

1!/1!/!9

1!/!/1!/!:1!/!11!/!7

1!/!K

1!/!21!/!8

Conceptos fundamentales!Bímite de soluilidad!Dases!Equilirio de fases!(egla de las fases de is!oluciones y soluilidad!Concepto de soluilidad sólida ilimitada!(egla de ume+(ot.ery!M%todos e&perimentales!(esolución de prolemas!

"iagramas de equilirio!"iagrama de fases de un componente!

istemas en equilirio de dos componentes!(eacciones invariantes!(egla de palanca!(elaciones entre propiedades y diagrama defases!olidificación de una aleación de solución sólidailimitada!olidificación fuera del equilirio!(esolución de prolemas!

:!0

1!7

1!7 K!0 9, / y :

ESTRATEGIA DIDÁCTICA(eporte final del proyecto de investigación reali)ación de prácticas en el laoratorio, reportes de resultados

prácticos, e&posición y discusión de los temas en clase con la coordinación del profesor y resolución y discusión deejercicios en clase, entrega de tareas!

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN#royecto de investigación!

*ctividades y reportes de las prácticas de laoratorio!Tareas resultas e&tra clase!egundo departamental de conocimientos teóricos de las unidades III y I$!





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*I=*T(*@ Ciencia de los Materiales I CB*$E@ >4*@ 90 "E@91

No. UNIDAD I$ FcontinuaciónH NOMBRE: "iagramas de fases


El alumno relacionará en los diagramas de fases los camios de micro+estructura del material con las variaciones enel porcentaje de componentes sólidos mediante la resolución de prolemas!


1!:1!:!91!:!/

1!:!:

1!:!11!:!7

1!1

1!1!91!1!/1!1!:

El sistema de equilirio@ .ierro L carono!"escripción del diagrama!"iagrama de fases .ierro L caruro de .ierroFDeL De:CH!"esarrollo de micro+estructuras en aleaciones de.ierro L carono!Cálculos de regla de la palanca!

*plicaciones en ingeniería!

"iagramas ternarios!

"escripción! *plicaciones en ingeniería!(esolución de prolemas!

K!0

:!0

9, / y :

ESTRATEGIA DIDÁCTICA(eporte final del proyecto de investigación reali)ación de prácticas en el laoratorio, reportes de resultadosprácticos, e&posición y discusión de los temas en clase con la coordinación del profesor y resolución y discusión de

ejercicios en clase, entrega de tareas!

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN#royecto de investigación!

*ctividades y reportes de las prácticas de laoratorio!Tareas resultas e&tra clase!egundo departamental de conocimientos teóricos de las unidades III y I$!





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*I=*T(*@ Ciencia de los Materiales I CB*$E@ >4*@ 9/ "E@ 91

No. UNIDAD$ FcontinuaciónH

NOMBRE@ #ropiedades el%ctricas, magn%ticas, ópticas y t%rmicas!


El alumno seleccionará los materiales con ase en sus propiedades el%ctricas, ópticas, magn%ticas y t%rmicas, deacuerdo a su comportamiento y control en aplicaciones mecánicas!

=o!TEM*


T # EC7!/

7!/!97!/!/7!/!:7!/!17!/!77!/!K

7!:7!:!97!:!/7!:!:

7!:!17!:!7

7!:!K7!:!27!:!8

7!17!1!97!1!/7!1!:7!1!17!1!77!1!K

#ropiedades ópticas!#olari)ación!Constante diel%ctrica y capacitancia!"isipación y p%rdida en diel%ctrico!(efracción y refle&ión!

*sorción, transmisión y dispersión!#rocesos electrónicos!

#ropiedades magn%ticas!

Introducción!Bos materiales y el magnetismo!Magneti)ación, permeailidad y el campomagn%tico!"ía magnetismo y paramagnetismo!Derromagnetismo!

*ntiferromagnetismo!"ispositivos y aplicaciones!Imanes superconductores!

#ropiedades t%rmicas!Coeficiente de dilatación t%rmica!Capacidad calorífica!Mecanismos de conducción t%rmica!E&pansión t%rmica!C.oque t%rmico!

*plicaciones!

K!0

K!0

K!0

: y 1

ESTRATEGIA DIDÁCTICA

(eali)ación de prácticas en el laoratorio, reporte de resultados prácticos, investigación documental coordinadapor el profesor, e&posición y discusión de los temas en clase con la coordinación del profesor, discusión deprolemario en clase y resolución de ejercicios en e&tra clase!

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN *ctividades y reportes de las prácticas de laoratorio!Tareas e&tra clase entregadas!Tercer departamental de conocimientos teóricos de la unidad $!





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*I=*T(*@ Ciencia de los Materiales I CB*$E@ >4*@ 9: "E@ 91

RELACION DE PRÁCTICAS

PRACT.No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN

9

/

:

1

7

K

2

8

3

90

99

9/

Enlaces atómicos de los materiales!

Modelos de la estructura atómica Fred cristalinaH!

"efectos cristalinos en los materiales!

"ifusión en metales!

"ifusión en polímeros!

olidificación de un metal de ajo punto de

fusión FaluminioH!

"eterminación de propiedades mecánicas en

aleaciones metálicas!

"eterminación de microestructura en aleaciones

metálicas!

Medición de resistencia el%ctrica en metales,

plásticos y cerámicos!

Medición de la dilatación de un material!

"eterminación del comportamiento de metales

en campos magn%ticos!

Medición de propiedades ópticas!

I

I

I

II

II

III

I$

I$

$

$

$

$

9!7 .oras

9!7 .oras

9!7 .oras

:!0 .oras

9!7 .oras

1!7 .oras

9!7 .oras

:!0 .oras

:!0 .oras

9!7 .oras

:!0 .oras

9!7 .oras

Todas las prácticas se

reali)an en el laoratorio de

Ciencias de los Materiales





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PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN9

/

:

I y II

III y I$

$

#rimer e&amen departamental 17Traajos e&tra+clase y participación 7olución de prolemas 7(eali)ación de prácticas 17

egundo e&amen departamental 17Traajos e&tra+clase y participación 7olución de prolemas 7(eali)ación de prácticas 17

Tercer e&amen departamental 17Traajos e&tra+clase y participación 7olución de prolemas 7(eali)ación de prácticas 17

Ba calificación final será el promedio de los tres períodos de evaluación!

CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA

9

/

:

1

J

J

J

J

*s-eland, "onald (! C iencia e ingeniería de los materiales. Editorial InternationalT.omson! M%&ico /000! Tercera edición! 123 #ág!

Callister, 4r 5illiam "! Ciencia e ingeniería de los materiales! Editorial (evert%, !*!Espa6a /000! Tomo I 173 #ág!

Callister, 4r 5illiam "! Ciencia e ingeniería de los materiales! Editorial (evert%, !*!Espa6a /000! Tomo II 288 #ág!

mit., 5illiam D! Dundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. Editorial!Mc raN L ill! Me&ico! Tercera edición 9338! 1:3 #ág!





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PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA

1. DATOS GENERALES

ESCUELA: Escuela uperior de Ingeniería Mecánica y El%ctrica

CARRERA: Ingeniería Mecánica SEMESTRE Tercero

ÁREA: AIC* C! I=E=IE(?* "! I=E=IE(?* C! >C! y M!

ACADEMIA: Ciencia de los Materiales ASIGNATURA: Ciencia de los Materiales I

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ingeniero Mecánico, Metal'rgico o Industrial

. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA@ El alumno evaluará la influencia que ejerce el arreglo atómicoen las propiedades físicas, el comportamiento mecánico y el proceso de difusión, así como,

relacionará el proceso de solidificación con los diagramas de fase en equilirio, para la solución deprolemas de aplicación de materiales con ase en su estructura y propiedades!

!. PERFIL DOCENTE:

CONOCIMIENTOS E"PERIENCIAPROFESIONAL

#ABILIDADES ACTITUDES

ásicos de losprocesos defaricación de losmateriales!

#ropiedadesMecánicas, Dísicas yOuímicas de losMateriales Derrosos,no Derrosos, #lásticos,Cerámicos yCompuestos!

"entro del área de#rocesos deManufacturaespecialmente Dorja,Baminación y

E&trusión, entre otros!E&periencia dentro delárea de Dundición!Tener como mínimotres a6os dee&periencia en elramo!

Comunicación!

Estalecimiento declimas favorales alaprendi)aje!

*nálisis y íntesispara motivar al autoestudio, elra)onamiento y lainvestigación!

Manejo de grupos!

"ise6o deinstrumentosdidácticos!

Critica fundamentada!

(especto!

Tolerancia!

Compromiso con la

docencia!Ptica!

(esponsailidad!

Científica!

Colaoración!

uperación docente yprofesional!

"e servicio!

Cuidado personal!

'squeda de la justicia!

EB*>(Q (E$IQ *T>(IRQ

SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS I=! 4E *(C?* B?(* M en C (IC*("> C>(TER >BI$E(* M en C 4>P *=T>=I> >=RABER $E(*(*M! en C! (*CIEB* $*B"E M en C *BE(T> #*R TIP((ER I=! DE(M?= $*BE=CI* DIE(>*#(EI"E=TE "E *C*"EMI* "I(ECT>(E *C*"PMIC> "I(ECT>(E "E B> #B*=TEBE

FEC#A: Mar)o del /001!





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