LABORATORIO N_ 01 Ley de Ohm Circuitos II

7/27/2019 LABORATORIO N_ 01 Ley de Ohm Circuitos II

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LABORATORIO N 1

LEY DE OHM

1.

OBJETIVOS:

Reconocer los principales instrumentos elctricos a corriente alterna utilizados enla instalacin, mantenimiento y reparacin de plantas industriales.

Aprender el manejo o uso de los principales instrumentos a corriente alterna. Realizar mediciones en los diferentes circuitos que trabajan en corriente alterna. Comprobar experimentalmente la LEY DE OHM.

2. FUNDAMENTO TERICO

2.1. Identificacin de los instrumentos y medicin de magnitudes elctricas

2.2. Fundamentos de medicin de diversas magnitudes elctricas

Las mediciones elctricas se realizan con equipos especialmente diseadossegn la naturaleza de la corriente, es decir si es alterna, continua o pulsante.Los instrumentos se clasifican por los parmetros de voltaje, tensin e

intensidad. Clasificacin :

a. Segn precisin y tipo de trabajo:

Instrumentos de laboratorio con error porcentual entre 0 y 0.2%. Instrumentos porttiles con error porcentual entre 0.5 y 2.5%. Instrumentos de tablero con error porcentual entre 1.5 y 5%.

b. Segn su funcionabilidad:

Instrumentos Analgicos:

Sistema de aguja y escala de medicin.

Instrumentos Digitales:

Pantalla de cuarzo u otro material de gran precisin.


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2.2.1. LEY DE OHM

El ohmio, tambin ohm es la unidad de medida de la resistencia que oponenlos materiales al paso de la corriente elctrica y se representa con la letra Wo con el smbolo o letra griega (omega).

Esta ley relaciona los tres componentes que influyen en una corrienteelctrica, como son la intensidad (I), la diferencia de potencial o tensin (V)y la resistencia (R) que ofrecen los materiales o conductores.

La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente elctrica quecircula por un conductor elctrico es directamente proporcional a ladiferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistenciadel mismo", se puede expresar matemticamente en la siguiente frmula o

ecuacin:

Donde, empleando unidades delSistema internacional de Medidas,tenemosque:

I = Intensidad en amperios (A) V = Diferencia de potencial en voltios (V) R = Resistencia en ohmios(W o ).

La intensidad (en amperios) de una corriente es igual a la tensin odiferencia de potencial en voltios dividido o partido por la resistencia enohmios.

De acuerdo con la Ley de Ohm, un ohmio (1 W o ) es el valor que poseeuna resistencia elctrica cuando al conectarse a un circuito elctrico de unvoltio (1 V) de tensin provoca un flujo o intensidad de corriente de unamperio (1 A).

La resistencia elctrica, por su parte, se identifica con el smbolo oletra (R) y la frmula general (independientemente del tipo de material deque se trate) para despejar su valor (en su relacin con la intensidad y latensin) derivada de la frmula general de la Ley de Ohm, es la siguiente:
http://www.profesorenlinea.cl/fisica/MedidasSistema_internacional.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/fisica/MedidasSistema_internacional.htm


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2.2.2. CIRCUITO RESISTIVO

El comportamiento de los circuitos resistivos puros en corriente alterna es bastante similar al de corriente continua, pero teniendo en cuenta que latensin de alimentacin es variable con el tiempo segn su propia funcin, por lo tanto la cada de tensin en la resistencia, la corriente, etc., tambin sonvariables de esa forma.

La Ley de Ohmtambin es aplicable en los circuitos resistivos puros,utilizando los valores instantneos de tensin y corriente. La corriente varatambin de forma senoidal con la misma fase que la tensin, no haydesplazamiento entre la curva de tensin y corriente cuando el circuito esresistivo puro.

En forma fasorial se ven los vectores sobre una misma lnea (sin un ngulode desfasaje).
http://www.fisicapractica.com/ley-ohm.phphttp://www.fisicapractica.com/ley-ohm.php


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2.2.2.1. Impedancia ( Z)

En corriente alterna, la resistencia al paso de la corriente se denominaimpedancia y se representa mediante un nmero complejo, teniendo una parte real (dependiendo del valor de R) y otra imaginaria (que depende delos valores de las reactancias de capacitores e inductores). En los circuitosresistivos puros (solo resistencias) la impedancia slo tiene parte real, que esigual a la R.

En forma polar la expresamos como:

2.2.2.2. Intensidad

Debido a que sobre la resistencia la corriente y la tensin estn enfase, la corriente en un determinado instante es igual a la tensin en esemismo instante dividida por la impedancia, que en este caso es el valor deR. Por ejemplo si el voltaje aplicado tiene la funcin:

Entonces la intensidad de corriente que pasa por la resistencia tiene lafuncin:

En forma polar podemos calcular la intensidad como I = V / Z. Si por ejemplo tomamos una tensin con fase cero:


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Luego le agregamos el trmino del seno, que no lo indicamos en la forma polar. 2.2.3. CIRCUITO RESISTIVO INDUCTIVO

Reactancia inductiva

En corriente alterna un inductor tambin presenta una resistencia al paso de lacorriente denominada reactancia inductiva. La misma se calcula como:

= Velocidad angular = 2 f L = Inductancia

Xl = Reactancia inductiva

2.2.3.1. Circuitos inductivos puros

Funcionamiento con una seal senoidal

Durante el semiciclo positivo, al aumentar la tensin de alimentacin, lacorriente encuentra cierta dificultad al paso a travs de la bobina, siendo alcomienzo mxima la tensin sobre la misma y decreciendo a medida quecircula mayor corriente. Cuando la tensin y el campo magntico sonmximos, el potencial de alimentacin comienza a decrecer y debido alcampo magntico autoinducido, la corriente contina circulando. En unainductancia podemos ver que, a diferencia del capacitor, la tensin adelanta

a la corriente.

Angulo entre la tensin y la corriente


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En los circuitos inductivos puros, la tensin sobre el inductor se encuentraadelantada 90 grados sobre la corriente.

2.2.3.2. Impedancia

En circuitos inductivos puros est formada nicamente por la reactanciainductiva.En forma polar la expreasmos como el mdulo de Z y 90 grados de desfase:

Circuitos RL en corriente alterna

En un circuito RL en corriente alterna, tambin existe un desfasaje entre latensin y la corriente y que depende de los valores de R y de Xc y tienevalores mayores a 0 y menores a 90 grados.

Angulo de desfase

2.2.3.3. Impedancia (Z)

La impedancia tiene una componente real (por R) y una imaginaria (por Xl). En forma binmica se representa como:

En forma polar se representa mediante su mdulo que es la raz cuadrada de

la suma de los cuadrados de R y Xl y su ngulo de desfase.

Mdulo de la impedancia:

Impedancia en forma polar:

2.2.3.4. Intensidad

La intensidad se calcula como la tensin (atrasadaen , ya que es lo que


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la tensin adelanta) dividido por el mdulo de la impedancia.

2.2.4. CIRCUITO CAPACITIVO

En corriente continua vimos que luego de un tiempo denominado transitorio, por el capacitor prcticamente no contina circulando corriente. En corrientealterna los circuitos se comportan de una manera distinta ofreciendo unaresistencia denominada reactancia capacitiva, que depende de la capacidad yde la frecuencia.

2.2.4.1. Reactancia Capacitiva

La reactancia capacitiva es funcin de la velocidad angular (por lo tanto dela frecuencia) y de la capacidad.

= Velocidad angular = 2f

C = CapacidadXc = Reactancia Capacitiva

Podemos ver en la frmula que a mayor frecuencia el capacitor presentamenos resistencia al paso de la seal.

2.2.4.2. Circuitos capacitivos puro

En un primer instante, al igual que en corriente continua, la corriente por elcapacitor ser mxima y por lo tanto la tensin sobre el mismo ser nula. Al


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ser una seal alterna, comenzar a aumentar el potencial hasta Vmax, perocada vez circular menos corriente ya que las cargas se van acumulando encada una de las placas del capacitor.

En el instante en que tenemos Vmax aplicada, el capacitor est cargado contodas las cargas disponibles y por lo tanto la intensidad pasa a ser nula.Cuando el ciclo de la seal comienza a disminuir su potencial, las cargascomienzan a circular para el otro lado (por lo tanto la corriente cambia designo). Cuando el potencial es cero, la corriente es mxima en ese sentido.

Luego la seal alterna invierte su potencial, por lo tanto la corriente empiezaa disminuir hasta que finalmente se encuentra cargado con la otra polaridad,en consecuencia no hay corriente y la tensin es mxima sobre el capacitor.

Como podemos ver existe un desfasaje entre la tensin y la corriente. En loscircuitos capacitivos puros se dice que la corriente adelanta a la tensin 90grados.

2.2.4.3. Impedancia (Z)

La impedancia total de un circuito capacitivo puro, solo tiene parteimaginaria (la de Xc) debido a que no hay R.

Expresada en notacin polar:

2.2.4.4. Intensidad

La intensidad del circuito se calcula como la tensin dividida por laimpedancia, que en este caso es nicamente Xc y tomando en cuenta eldesfase, sabiendo que la intensidad est adelantada en el capacitor.


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3. EQUIPOS , INSTRUMENTOS Y MATERIALES:

3.1. AUTOTRANSFORMADOR

Un autotransformador es unamquina elctrica,de construccin y caractersticassimilares a las de untransformador,pero que a diferencia de ste, slo posee unnicodevanadoalrededor de un ncleoferromagntico.Dicho devanado debe tener al menos tres puntos de conexin elctrica; la fuente detensiny la carga seconectan a dos de las tomas, mientras que una toma la del extremo del devanado esuna conexin comn a amboscircuitos elctricosfuente y carga. Cada tomacorresponde a una tensin diferente de la fuente (o de la carga, dependiendo delcaso).En un autotransformador, la porcin comn (llamada por ello "devanado comn")del devanado nico acta como parte tanto del devanado "primario" como del"secundario". La porcin restante del devanado recibe el nombre de"devanado serie" y es la que proporciona la diferencia de tensin entre amboscircuitos, mediante la adicin en serie (de all su nombre) con la tensin deldevanado comn.La transferencia depotenciaentre dos circuitos conectados aun autotransformador ocurre a travs de dos fenmenos: elacoplamientomagntico(como en un transformador comn) y laconexin galvnica(a travs dela toma comn) entre los dos circuitos. Por esta razn, un autotransformador resultaen un aparato ms compacto (y a menudo ms econmico) que un transformador dela misma potencia y tensiones nominales. De igual manera, un transformador incrementa su capacidad de transferir potencia al ser conectado comoautotransformador.
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Solenoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Ferromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Conducci%C3%B3n_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Ferromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Solenoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_el%C3%A9ctrica


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3.2. MULTITESTER ANALGICO Y DIGITAL

Un multitester, tambin llamado polmetro, tester o multmetro, es un instrumentoelctrico porttil para medir directamente magnitudes elctricas activascomocorrientesy tensiones o pasivas comoresistencias,capacidades y otras. Lasmedidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios mrgenesde medida cada una. Los hay analgicos y posteriormente se han introducido losdigitales cuya funcin es la misma (con alguna variante aadida).

Es un aparato muy verstil, que se basa en la utilizacin de un instrumento demedida, ungalvanmetromuy sensible que se emplea para todas lasdeterminaciones.

Adems del galvanmetro, el polmetro consta de los siguientes elementos:

Unconmutador permite cambiar la funcin del polmetro para que actecomo medidor en todas sus versiones y mrgenes de medida. La misindel conmutador es seleccionar en cada caso el circuito interno que hay queasociar al instrumento de medida para realizar cada medicin.

Dos o ms bornas elctricas permiten conectar el polmetro a los circuitoso componentes exteriores cuyos valores se pretenden medir. Las bornas deacceso suelen tener colores para facilitar la correccin de las conexionesexteriores. Cuando se mide en corriente continua, suele ser de color rojo lade mayor potencial (o potencial + ) y de color negro la de menor potencial

( o potencial - ).
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Galvan%C3%B3metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Conmutadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Conmutadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Galvan%C3%B3metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica


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El polmetro est dotado de una pila interna para poder medir las magnitudes pasivas. Tambin posee un ajuste de cero necesario para la medida de resistencias.

3.3. Pinza Amperimtrica

Es un tipo especial deampermetroque permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la corriente para colocar unampermetro clsico.1

El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corrientecirculante por un conductor a partir delcampo magnticoo de los campos quedicha circulacin de corriente que genera. Recibe el nombre de pinza porqueconsta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuyacorriente queremos medir.

Este mtodo evita abrir el circuito para efectuar la medida, as como las cadas detensin que podra producir un instrumento clsico. Por otra parte, es sumamenteseguro para el operario que realiza la medicin, por cuanto no es necesario uncontacto elctrico con el circuito bajo medida ya que, en el caso de cablesaislados, ni siquiera es necesario levantar elaislante.

3.4. Condensador
http://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pinza_amperimetrica#cite_note-Miguel2008-1http://es.wikipedia.org/wiki/Pinza_amperimetrica#cite_note-Miguel2008-1http://es.wikipedia.org/wiki/Pinza_amperimetrica#cite_note-Miguel2008-1http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aislante_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aislante_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Pinza_amperimetrica#cite_note-Miguel2008-1http://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetro


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4. PROCEDIMIENTO

verificamos lo que vamos a usar y luego armamos el circuito de acuerdo a lo quevamos a realizar si es un circuito resistivo, inductivo , capacitivo , para realizardicho procedimiento tenemos que tener en cuenta que este desconectado dichocircuito para no sufrir ninguna descarga elctrica.


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2 armado el circuito iniciamos las mediciones con los instrumentos respectivos comoson el multitester y la pinza amperimetrica, variando el autotranformador en 20 ven cada medida.

3 Obtenidos dichos datos iniciamos el llenado de las tablas.


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5. ANLISIS Y RESULTADOS

A. CIRCUITO RESISTIVO

Medimos la corriente y el voltaje del circuito resistivo. Anotamos los valores enla siguiente tabla:

Aplicamo

s las siguientes frmulas para completar los valores de la resistencia y potencia de latabla anterior.

N V (v) I (A) R ( )

1 78.6 0.457

2 105.5 0.559

3 120.2 0.639

4 135 0.691

5 150.8 0.793

N V (v) I (A) R ( )

1 78.6 0.457 171.991 35.920

2 105.5 0.559 188.730 59.795

3 120.2 0.639 188.106 76.808

4 135 0.691 195.369 93.285

5 150.8 0.793 190.164 119.584


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B. CIRCUITO RESISTIVO INDUCTIVO

Medimos la corriente y el voltaje del circuito. Anotamos los valores en la siguientetabla:

N V (v) I (A) Z ( ) R ( ) P (w) Q (VAR)

1 100.3 0.260

2 115.8 0.3043 130.7 0.346

4 145.2 0.388

5 160.1 0.430

6 175.8 0.477

Usamos las siguientes frmulas para calcular los valores de Z ( ), R ( ),XL ( ), P (w) y Q (VAR) y anotamos los resultados en la tabla anterior.

N V (v) I (A) Z ( ) R ( ) P (w) Q (VAR)

1 100.3 0.260 385.769 66.988 379.908 4.528 25.682

2 115.8 0.304 380.921 66.146 375.134 6.113 34.668

3 130.7 0.346 377.746 65.595 372.007 7.853 44.535

4 145.2 0.388 374.227 64.984 368.542 9.783 55.482

5 160.1 0.430 372.326 64.654 366.670 11.954 67.797


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6 175.8 0.477 366.876 63.707 361.302 14.562 82.583

C. CIRCUITO CAPACITIVO

Medimos la corriente y el voltaje del circuito. Anotamos los valores en la siguientetabla:

N V(v) I(A)

1 100.1 0.383

2 120.8 0.483

3 140.3 0.577

4 160.6 0.658

5 180.4 0.733

6 200 0.799

Con las frmulas siguientes completamos la tabla y anotamos los valoresrespectivos.

N V(v) I(A)

1 100.1 0.383 261.358 38.3383

2 120.8 0.483 250.104 58.3464

3 140.3 0.577 243.154 80.9531

4 160.6 0.658 244.073 105.6748

5 180.4 0.733 246.112 132.2332

6 200 0.799 250.313 159.8000


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D. CIRCUITO RESISTIVO CAPACITIVO

Realizamos las respectivas mediciones en el circuito y anotamos los resultados en lasiguiente tabla:

N V(v) I(A) Z( ) R( ) P(w)

1 110.3 0.354 63.6 91.3

2 130.1 0.439 74.1 107.53 150.2 0.480 85.8 124.3

4 170.1 0.550 97.3 140.9

5 190.5 0.640 108.9 157.4


N V(v) I(A) Z( ) R( ) P(w)

1 110.3 0.354 63.6 91.3 311.582 179.661 257.909 22.514 32.320

2 130.1 0.439 74.1 107.5 296.355 168.793 244.875 32.529 47.193

3 150.2 0.480 85.8 124.3 312.917 178.750 258.958 41.184 59.664

4 170.1 0.550 97.3 140.9 309.273 176.909 256.182 53.515 77.495

5 190.5 0.640 108.9 157.4 297.656 170.656 245.938 69.696 100.736


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E. CIRCUITO RESISTIVO INDUCTIVO

Realizamos las respectivas mediciones en el circuito y anotamos los resultados en lasiguiente tabla:

N V(v) I(A) Z( ) R( ) Q(VAR)

1 115.1 0.225 44.9 99.8

2 135.2 0.266 52.9 116.8

3 155.3 0.322 61.0 134.5

4 175.2 0.366 69.1 150.9

5 195.7 0.414 78.9 166.5


N V(v) I(A) Z( ) R( ) Q(VAR)

1 115.1 0.225 44.9 99.8 511.556 199.556 443.556 10.103 3.899 22.114

2 135.2 0.266 52.9 116.8 508.271 198.872 439.098 14.071 5.395 30.597

3 155.3 0.322 61.0 134.5 482.298 189.441 417.702 19.642 7.521 42.631

4 175.2 0.366 69.1 150.9 478.689 188.798 412.295 25.291 9.590 54.390


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5 195.7 0.414 78.9 166.5 472.705 190.579 402.174 32.664 11.969 67.884

6. CONCLUSIONES:

a) Este informe ha servido para aprender a reconocer los diversos instrumentos demedida elctrica y su manejo, tanto en nivel terico como en nivel prctico ya que seles ha contrastado con la realidad.

b) Se sugiere una mayor implementacin en el laboratorio para as poder tener unamayor visin de los instrumentos que podemos encontrar en nuestra carrera comoingenieros mecnico electricistas.


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7. BIBLIOGRAFA:

ABB. (s.f.). Manual de Fuentes de Alimentacion . Recuperado el 06 de Abril de2013, dehttp://www05.abb.com/global/scot/scot209.nsf/veritydisplay/9146478e6e30e650c12574ec002bec1a/$file/1txa114004m0701.pdf

Boylestad, R. L. (2004). Introduccion al analisis de circuitos electricos. PrenticeHall.

Castejon, A. (1993).Tecnologa elctrica. Madrid: McGraw-Hill.

Harper, E. (1994). Fundamentos de Electricidad: Dispositivos y Circuitos en C.C. Mexico: limusa.

Henares, U. A. (s.f.).Seguridad Electrica en Laboratorios. Obtenido dehttp://portal.uah.es/portal/page/portal/GP_PREVENCION/PG_REPOSITORIO/PG _DOCUMENTOS/PG_DOC_MONOGRAFIAS/M-2.pdf

Tektronix. (1990). Operacion Basica en un Osciloscopio. Electrnica Facil .

Wikipedia. (s.f.). Wikipedia.es . Recuperado el 23 de Abril de 2013, dehttps://es.wikipedia.org/wiki/


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FACULTAD DE INGENIERIA MECANIA

Y ELECTRICA

Asignatura :LABORATORIO DE CIRCUITOS ELCTRICOS II

Tema :LEY DE OHM

Docente :

ING. OLIDEN NUEZ HECTOR

Integrantes : Avalso Pintado Edin Fabian Flores zelada Ilvin Huamn Cabrera Anthony Vsquez ballena Fernado

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LAMBAYEQUE SETIEMBRE DEL 2013

Documents

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