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DESTILACION

1

PRINCIPIOS GENERALES

ETAPAS REQUERIDAS PARA EFECTUAR LASIMULACION DE UNA COLUMNA DE DESTILACION

1) DETERMINAR EL FLUJO DE ALIMENTACION Y SUCOMPOSICION

a) ANALISIS CROMATOGRAFICOb) OBTENER UN ENSAYO DE LABORATORIO PARA

LA ALIMENTACION O BIEN DE LOS PRODUCTOS

2) FIJAR CONDICIONES DE OPERACION:

a) TEMPERATURAS, PRESIONES, RELACION DEREFLUJO, CARGAS TERMICAS

b) EN CASO DE DISEÑO, UN METODO CORTOPUEDE SER DE MUCHA AYUDA

3) DETERMINAR LA SEPARACION DE LOSPRODUCTOS:

a) ANALISIS CROMATOGRAFICO DE LOSPRODUCTOS

b) FRACCIONAMIENTO DE PRODUCTOS (GAPS YOVERLAPS)

c) CUANDO SEA POSIBLE DETERMINAR LOSCOMPONENTES CLAVES (LIGERO Y PESADO)

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2

PRINCIPIOS GENERALES (CONT'N)

UN ANALISIS DE UNA COLUMNA EXISTENTEPUEDE SER DE MUCHA AYUDA EJEMPLO:

% RECUPERADOCOMPONENTE NBP °F DEL DESTILADO

1 30 100 2 44 100 3 50 100 4 70 95 CL LIGERO 5 95 50 6 115 5 CL PESADO 7 160 0.01 8 180 0 9 200 010 220 0

4) ESPECIFICANDO LA COLUMNA

a) DETERMINE EL NUMERO DE PLATOS TEORICOS.- PARA CHEQUEO, MULTIPIQUE LA EFICIENCIA

DE PLATO A LOS PLATOSACTUALES

- PARA DISEÑO, SUPORGA UN NUMERO DEPLATOS TEORICOS

(LOS METODOS CORTOS PUEDEN SER MUYVARIADOS EN LA DETERMINACION DE LOSPLATOS TEORICOS REQUERIDOS )

b) LOCALIZAR LA(S) ETAPA(S) DE ALIMENTACIONc) LOCALIZAR CALENTADORES Y ENFRIADORES EN

LA COLUMNA

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3

PRINCIPIOS GENERALES (CONT'N)

5) CALCULO HIDRAULICO DE LA COLUMNA

a) CHEQUEO

SUMINISTRAR LOS DETALLES DE PLATOS YBAJANTES PARA DETERMINAR LASINUNDACIONES Y CAIDAS DE PRESION

b) DISEÑO

SUMINISTRAR CARGAS HIDRAULICAS YDETERMINE DIAMETRO DE LOS PLATOS,NUMERO DE PASOS, DETALLES DE PLATOS, ETC.

c) METODOS COMUNES PARA EVALUAR Y DISEÑARCOLUMNAS:

KOCH (EL METODO MASCONSERVADOR)

GLITCH (EL SIGUIENTE METODO MASCONSERVADOR)

NUTTER (EL METODO MAS OPTIMISTICO)

MANUALES DE DISEÑO DE LOS METODOSANTERIORES ESTAN DISPONIBLES EN OFICINASDE VENTA Y/O REPRESENTACION DE LOSFABRICANTES A QUIEN LOS SOLICITE.

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GRADOS DE LIBERTAD

PARA CADA ESPECIFICACION QUE SE REQUIERA ALCANZAR(VARIABLE INDEPENDIENTE), DEBE ESTAR RELACIONADACON UNA VARIABLE QUE PUEDA SER CALCULADA (VARIABLEDEPENDIENTE)

VARIABLES TIPICAS EN CULUMNAS DE DESTILACION

CARGAS TERMICASREHERIVADOR Y CONDENSADOR ENFRIADORESY/O CALENTADORES LATERALES.

EXTRACCIONES

EXTRACCIONES LATERALES DE VAPOR Y/OLIQUIDOS DESTILADO LIQUIDO EN COLUMNA CONAMBOS PRODUCTOS EN EL DOMO (CIMA), ESTO ES,DESTILADO LIQUIDO Y DESTILADO VAPOR.

ALIMENTACIONES

VAPOR DE AGOTAMIENTO ACEITE POBRE PARAABSORSION

ESPECIFICACINES TIPICAS EN COLUMNAS DE DESTILACION

COMPOSICION DE LOS PRODUCTOSTEMPERATURAS Y FLUJOS EN PLATOSFLUJO DE PRODUCTOS (PRODUCCION)RELACION DE REFLUJOPROPIEDADES DE PRODUCTOSDENSIDAD, PESO MOLECULAR, VISCOSIDAD, ETC.PUNTOS DE DESTILACIONES ASTM O TBP

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ESPECIFICACIONES TIPICAS

DEETANIZADORA

ESPEC'S: RECUPERACION DE C3C2/C3 EN FONDOS

VARIABLES:CARGA TERMICA ENCONDENSADOR YREHERVIDOR

DEBUTANIZADORA

ESPEC'S: nC4 EN FONDOSiC5 EN DOMOS (CIMA)


DEPROPANIZADORA

ESPEC'S: RECUPERACION DE C3iC4 EN FONDOS


SEPARADOR DENAPHTHA

NAPHTHA PESADA

NAPHTHA LIGERA

ESPEC'S: D86 95% DE Lt. NAPHTHAD86 5% DE Hvy. NAPHTHA


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ESPECIFICACIONES TIPICAS (CONT'N)

AGOTADOR EN UNAPLANTA DE GAS DE UNA

FCC

ESPEC'S: C2 EN FONDOS

VARIABLES:CARGA TERMICA ENREHERVIDOR

CONDENSADOR PARCIAL

iC4

ESPEC'S: C2 EN FONDOS

VARIABLES:CARGA TERMICA ENREHERVIDOR

DE-ISO BUTANIZADORAEN UNA PLANTA DE

ALQUILACION

iC4

nC4

ALQUILADO

ESPEC'S: PUREZA DE iC4PUREZA DE nC4RVP DEL ALQUILADO

VARIABLES:FLUJO DE EXTRACCIONDE nC4CARGAS TERMICAS ENREHERVIDOR YCONDENSADOR

DESTILACION

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EFICIENCIA DE PLATO

NO SE HAN DESARROLLADO MODELOS GENERALIZADOSPARA EL CALCULO DE LA EFICIENCIA DE PLATOS, LOSCUALES NOS DEN PREDICCIONES ADECUADAS DE TODAS LASCOLUMNAS.

LAS EFICIENCIAS DE PLATO DEBEN SER DETERMINADASMEDIANTE EL USO DE:

FACTORES DE EXPERIENCIA

JUICIO EDUCADO

EFICIENCIA GLOBAL CONTRA EFICIENCIA LOCAL

GLOBAL = No. DE PLATOS TEORICOS No. DE PLATOS REALES

LOCAL:- LAS EFICIENCIAS VARIAN DE PLATO A PLATO- EL VAPOR EN EQUILIBRIO ES MODIFICADO- UN EJEMPLO DE ESTE ULTIMO ES EL

METODO DE "MURPHEE"

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EFICIENCIA DE PLATOS ( CONT'N)

EFICIENCIAS EN DIFERENTES TIPOS DE PLATOS:

LOS DATOS OBTENIDOS DE PLANTA NO SON LOSUFICIENTEMENTE BUENOS COMO PARA DISTINGUIRDIFERENCIAS EN LA EFICIENCIA DE PLATO LAS CUALESSEAN IMPUTABLES A LAS DIFERENCIAS O TIPOS DEPLATOS.

INCENTIVOS PARA EL CAMBIO DE PLATOS:

SU COMPORTAMIENTO OPERACION A BAJAS CARGAS.CAIDA DE PRESIONPROBLEMAS MECANICOSCOSTOCORROSIONAUMENTO DE CAPACIDAD

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DETERMINACION DE EFICIENCIAS DEPLATO

DATOS REQUERIDOS

a) PLANOS ACTUALIZADOS DE LA COLUMNA

- DIAGRAMA DE FLUJO- DIAGRAMAS DE TUBERIA E INSTRUMENTACION- DIAGRAMAS MECANICOS- DIAGRAMAS DE LOS INTERNOS

b) ANALISIS CONFIABLES

- ALIMENTACION- PRODUCTOS

c) MEDICIONES CONFIABLES

- REFLUJO- CARGATERMICA REHERVIDOR

SECCION DE RECTIFICACION

SECCION DE AGOTAMIENTO

DESTILADO

PRODUCTO DE FONDOS

DESTILADOVAPOR

REHERVIDOR

CONDENSADOR

DESTILACION

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DETERMINACION DE EFICIENCIAS DEPLATO (CONT'N)

PROCEDIMIENTO:

1) SUPONGA UNA EFICIENCIA GLOBAL DE PLATO ENTODA LA COLUMNA Y CONSTRUYA EL ESQUEMA DEPROCESO EN "HYSYS", (INICIALMENTE SUPONGA LAMISMA EFICIENCIA EN AMBAS SECCIONES DE LACOLUMNA).

2) EFECTUE LAS SIMULACIONES RESPECTIVAS HASTAALCANZAR LAS SEPARACIONES OBTENIDAS ENPLANTA, CHEQUE EL REFLUJO Y/O LA CARGATERMICA DEL REHERVIDOR.

3) SI EL REFLUJO O CARGA TERMICA DEL REHERVIDORES BAJO, REDUSCA EL NUMERO DE ETAPAS EN ELESQUEMA DE PROCESO.

4) PARA UN MEJOR ACERCAMIENTO, ESPECIFIQUE LASEPARACION DEL COMPONENTE CLAVE LIGERO YFIJE EL REFLUJO, CHECAR LA SEPARACION DELCOMPONENTE CLAVE PESADO.

SI LA COMPOSICION CLAVE PESADO ES MUYALTO EN LOS DOMOS (CIMA), BAJE EL PLATO DEALIMENTACION SI LA COMPOSICION DELCOMPONENTE CLAVE PESADO ES MUY BAJASUBA EL PLATO DE ALIMENTACION.

5) VUELVA A LA ETAPA 2 SI ES NECESARIO.

DESTILACION

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EFICIENCIAS GLOBALES DE PLATO

TIPO DE COLUMNA No. DE PLATOS EFICIENCIA REALES TIPICOS (PLATOS TEORICOS)

ABSORBEDOR/AGOTADOR 15-25 20-30AGOTADOR LATERAL (VAPOR) 4-6 (2)AGOTADOR LATERAL (CALOR) 6-8 (3-4)ABSORBEDOR CON CALOR 25-40 45-55DEETANIZADORA 30-35 65-70DEPROPANIZADOR 35-40 70-80DEBUTANIZADORA 38-45 85-90ALKY DE ISOBUTANIZADORA 75-90 85-90(REFLUJADA)ALKYL DE ISOBUTANIZADORA 55-70 55-65(SIN REFLUJO)SEPARADOR DE NAPHTHA 30-35 70-75SEPARADOR DE C2 110-130 95-98SEPARADOR DE C3 200-250 95-98SEPARADOR DE C4 70-80 85-90ENDULZAMIENTO DE GAS CON 20-24 (4-5)AGOTADOR DE AMINA 20-24 (9-12)

COLUMNAS EMPACADAS ESTIMADO 1 PLATO TEORICO POR PIE DE EMPAQUE

DESTILACION

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EFICIENCIAS GLOBALES DE PLATO(CONT'N)


COLUMNA DE CRUDO 35 - 45 50 - 55 GLOBAL

ZONA DE AGOTAMIENTO ( 1 - 2 )

ZONA DE FLASH-GALOLEO ( 3 - 4 )

GASOLEO - DIESEL ( 4 - 5 )

DIESEL - KEROSENO ( 3 - 4 )

KEROSENO - NAPHTHA ( 4 - 5 )

NAPHTHA - DOMOS ( 6 - 8 )

REFLUJOS - (PUMPAROUND) ( 2 - EXT Y RET)

CRUDO

VAPOR DE AGOTAMIENTO

GAS

GASOLINA

NAPHTA

KEROSENO

DIESEL

GASOLEO ATM

RESIDUO

DESTILACION

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COLUMNA DE VACIO 50 - 55 GLOBAL

SECCION DE AGOTAMIENTO ( 1 - 2 )

ZONA DE FLASH - HVGO ( 2 - 3 )

SECCION DE HVGO ( 2 )

SECCION DE LVGO ( 2 )

CRUDO DESPUNTADO

VAPOR DE AGOTAMIENTO RESIDUO DE VACIO

HVGO

(GASOLEO PESADO DE VACIO)

LVGO

(GASOLEO LIGERO DE VACIO)

NO CONDENSABLES Y VAPOR

COLUMNA DE VACIO

DESTILACION

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FRACCIONADOR PRINCIPAL 24 - 35 50 - 55 GLOBALDE UNA PLANTA FCC

ENFRIADOR DE FONDO ( 1 )

ZONA DE QUENCH ( 1 - 2 )

QUENCH - HGO ( 2 - 3 )

HGO - LGO ( 3 - 4 )

LGO - DOMOS COLUMNA ( 5 - 7 )

EFLUENTE DEL REACTOR

GAS COMBUSTIBLE

AGUA ACEITOSA

GASOLINA NO ESTABILIZADA

REFLUJO

VAPOR DEL DOMODE LA COLUMNA

ACUMULADOR DE REFLUJO

CONDENSADOR

ACEITE CICLICO LIGERO

ACEITE ESPONJA RICO

RESIDUO ATMOSFERICO

VAPOR DE AGOTAMIENTO

ACEITE ESPONJA POBRE

ACEITE CICLICO PESADO

DESTILACION

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ANALISIS DEL PLATO DE ALIMENTACION(METODO CORTO)

METODO DE HENGSTEBECK

COLUMNA OPTIMIZADA

CARGA TERMICA ENREHERVIDOR ES MINIMA

Ln (X / X )LK HK

DOMO ALIM. FONDO

PLATO

Ln (X / X )LK HK

DOMO ALIM. FONDO

PLATO

Ln (X / X )LK HK

DOMO ALIM. FONDO

PLATO

Ln (X / X )LK HK

DOMO ALIM. FONDO

PLATO

ZONA MUERTA

DESTILACION

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ALGORITMO DE SOLUCION

METODOLOGIA

EL AGORITMO ES ITERATIVO, E INICIA DESDE UN ESTIMADOINICIAL DE LOS PERFILES DE FLUJO Y TEMPERATURA DE LACOLUMNA.

LA CONVERGENCIA SE ALCANZA CUANDO SE CUMPLE CON:

-BALANCE TERMICO EN TODOS LOS PLATOS.

-EQUILIBRIO DE FASES EN TODOS LOS PLATOS

-QUE SE CUMPLAN TODAS LAS ESPECIFICACIONES FIJAS ALA COLUMNA

METODO "INSIDE/OUT"

VARIABLES INDEPENDIENTES

USA FACTORES DE AGOTAMIENTO (K V/L) EN LUGARDE TEMPERATURAS Y FLUJOS DE CADA ETAPA.

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ALGORITMO DE SOLUCION (CONT'N)

DOS LOOPS BASICOS DE CONVERGENCIA

INNER LOOP (LAZO INTERNO)

-UTILIZAR MODELOS SENCILLOS PARA ESTIMARVALORES DE "K" Y ENTALPIAS

-FACTORES DE AGOTAMIENTO Y DE EXTRACCION DEPRODUCTOS COMO VARIABLES ITERATIVAS

-LAS INVERSIONES DE MATRICES SON APROXIMADASDESPUES DE LA SOLUCION RIGUROSA DE UNJACOBIANO

-LOS BALANCES DE CALOR Y EL CUMPLIMIENTO CONLAS ESPECIFICACIONES ES ALCANZADO.

OUTER LOOP (LAZO EXTERNO)

-SE UTILIZAN TODOS LOS PARAMETROS DEPENDIEN-TES DE LA TERMODINAMICA Y SE PRUEBAN PORCONVERGENCIA

-LAS CONDICIONES DE LAS ETAPAS TEORICAS SEPRUEBAN A CONDICIONES DE EQUILIBRIO.

DESTILACION

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ESTIMADOS INICIALES

1) ESTIMAR LOS FLUJOS DE TODOS LOS PRODUCTOSYA SEA EN MOLES, MASA O VOLUMEN.

NOTA: LOS ESTIMADOS DE LOS PRODUCTOS DE DOMO(CIMA) Y FONDOS DEBERAN SER LO MASCERCANO POSIBLE A LA SOLUCION, YA QUE ESMUY SENSIBLE LA CONVERGENCIA A ESTOSDATOS.

2) ESTIMAR LA RELACION DE REFLUJO O FLUJO DEREFLUJO.

NOTA: UN ALTO ESTIMADO, USUALMENTE ES MEJOR.

3) ESTIMAR LA TEMPERATURA DE PLATOS CLAVECOMO:

- CONDENSADOR - PRIMER PLATO DEL DOMO - PLATO DEL FONDO - REHERVIDOR

4) SUMINISTRAR LA PRESION DEL PRIMER PLATO DELDOMO

5) SUMINISTRAR LA PRESION EN LA ZONA DE FLASHEN COLUMNAS DE CRUDO Y COLUMNAS A VACIO.

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FALLAS EN LA CONVERGENCIA DECOLUMNAS

PRINCIPALES FALLAS EN LA CONVERGENCIA DECOLUMNAS

1) LAS ESPECIFICACIONES DE LA COLUMNA SONINALCANSABLES O ESTAN EN CONFLICTO.

NOTA: EL INNER LOOP FALLA EN EL I/O(INPUT/OUTPUT) DE LA COLUMNA

2) EL AGUA LIBRE QUEDA ATRAPADA EN PLATOS INTERME-DIOS DE LA COLUMNA.

NOTA: HYSYS OBLIGA AL AGUA A IR AL DOMO (CIMA)DE LA COLUMNA Y ENVIA UN MENSAJE.

3) MODELOS TERMODINAMICOS INAPROPIADOS O ALTAMEN-TE NO IDEALES.

4) ESTIMADOS INICIALES MUY MALOS

- TERMPERATURAS - FLUJOS

DESTILACION

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FALLAS EN LA CONVERGENCIA DECOLUMNAS ( CONT'N)

ESTRATEGIA PARA OBTENER UN DIAGNOSTICO

1) ANTES DE HACER CAMBIOS, CHECAR TODOS LOS DATOSDE ENTRADA

2) NO ESPERE QUE LOS RESULTADOS DE COLUMNAS SINCONVERGER NOS DEN MUCHA INFORMACION.

3) SIMPLIFIQUE EL PROBLEMA SI SE REQUIEREN OBTENERRESULTADOS DE UNA CORRIDA QUE ALCANCE LACONVERGENCIA.

DESTILACION

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FALLAS EN LA CONVERGENCIA DECOLUMNAS (CONT'N)

SINTOMAS Y PROBABLES CAUSAS

1) FLUJOS INTERNOS MUY GRANDES O MUY PEQUEÑOS

CAUSAS: - REFLUJO ESPECIFICADO, MUY BAJO - NO HAY SUFICIENTE EVAPORACION - EXTRACCION DE PRODUCTOS MUY GRANDE - EN INTERCAMBIADORES DE CALOR LATERALES,

DEMASIADA EXTRACCION O ADICION DE CALOR

DEMACIADA EXTRACCIONDE CALOR SECA ELLIQUIDO DEL PLATO No. 3

3

4

5

RECOMENDACION:ESPECIFIQUE LOS FLUJOS EN ZONAS DE BAJO FLUJOPARA OBTENER Y ANALIZAR UNA CORRIDA QUEALCANCE LA CONVERGENCIA

DESTILACION

22


2) TEMPERATURAS MUY ALTAS EN LA COLUMNA

CAUSAS:

RECUPERACION DEL COMPONENTE CLAVE LIGEROMUY ALTA

FLUJOS DE LOS PRODUCTOS DEL FONDO MUY BAJOS

3) TEMPERATURAS MUY BAJAS EN LA COLUMNA

CAUSAS:

RECUPERACION DEL COMPONENTE CLAVE PESADOMUY ALTA

FLUJOS DE LOS PRODUCTOS DEL FONDO MUY ALTOS

4) PERDIDA DEL DESTILADO LIQUIDO O VAPOR EN UNACOLUMNA CON CONDENSADOR PARCIAL

CAUSAS:

LA TEMPERATURA FIJADA EN EL CONDENSADOR ESMUY ALTA

LA TEMPERATURA FIJADA EN EL CONDENSADOR ESMUY BAJA

DESTILACION

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INSUFICIENTE VAPOR EN LA ALIMENTACION PARAGENERAR EL VAPOR DE LOS DOMOS (CIMA) DE LACOLUMNA

5) OSCILACIONES DE LA CONVERGENCIA DE LA COLUMNAMUY CERCANAS A LA SOLUCION

CAUSAS:

LA TERMODINAMICA USADA (ECUACIONES DEESTADOS O METODOS EMPIRICOS PARA LADETERMINACION DEL EQUILIBRIO LIQUIDO VAPOR) ESALTAMENTE NO IDEAL.

LA LOCALIZACION DEL PLATO DE ALIMENTACION ESINCORRECTA

INADECUADO NUMERO DE PLATOS EN LASSECCIONES DE RECTIFICACION Y/O AGOTAMIENTO

6) MULTIPLES SOLUCIONES A UN MISMO PROBLEMA

CAUSAS:

EXISTE UNA ESPECIFICACION QUE NO DEFINE UNASOLA SOLUCION.

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DIAGNOSTICO

FALLA INMEDIATA

Checar laacondiciones detemparatura y

presion

Checar que elplato de

alimentacionexista.

Checar losestimados delos productos

Checar que lasespecificacionesno esten sobrecomp. Que no

existan

Checar la existenciade reflujo en el 1erplato, y agotamientoen el ultimo plato

ERROR EN EL EQUILIBRIO

FALLA OSCILACION

Columna con unsistemaaltamente no

Cambiar el factorde "Damping" a

0.2 a 0.7.Default de 1.0

Variasextracciones

de Agua

Checar latemperatura del

Domo, si esta muyfria, adicionar unaextraccion de agua.

Checar elbalance de

materia

DESTILACION

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DIAGNOSTICO

HEAT AND SPEC ERROR

FALLA

Si no se estaobteniendo la

pureza deseada,adicionar mas

platos

Checar parauna

mejor/peorpureza que la

requerida

Inicia con erroresmuy grandes

Checar los flujosestimados de los

productosEspecificar menoscomponentes en laespecificacion dela columna.

IMPRIMIR PRODUCTOS

OSCILACION

Componentescon un puntode ebullicionmuy cercano

Componentesdando bueltasen la

Adicionaruna

extraccionlateral de

agua

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