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Plan de tesis analisis del estatus en liquidos refrigerantes

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Universidad Internacional del Ecuador
DOCUMENTO N°: UIDE- MAT-EIA-20-INF-0006B
INGENIERIA AUTOMOTRIZ
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PLAN TRABAJO INTEGRACION CURRICULAR TESIS / ARTICULO
FORMATO TRABAJO DE INTEGRACIÓN CURRICULAR
TESIS / ARTICULO
UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DEL ECUADOR
ESCUELA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
1. TEMA DE INVESTIGACIÓN
Análisis del estatus actual de líquido refrigerante para motor utilizados
tanto en concesionarios como en talleres automotrices convencionales,
mediante la concentración de aditivos anticongelantes e inhibidores de
corrosión.
PLANTEAMIENTO, FORMULACIÓN Y SISTEMATIZACIÓN DEL
PROBLEMA
2.1 PLANTEAMIENTO
La idea de realizar un análisis en el cual se pueda de cierta manera medir el
estatus actual de líquidos refrigerantes más comercializados. Se centra a que
al momento de adquirirlos la decisión es tomada en gran parte por aspectos
tales como y la cantidad y el costo y no enfocándose en la importancia que
merece la calidad de un líquido refrigerante de motor en base a su disipación
térmica y cuidado del sistema de refrigeración, en este artículo nos hemos
puesto como puntos claves tanto analizar tanto la capacidad de disminución
del punto de fusión así como el de solidificación en otros términos del
porcentaje de etilenglicol.
Por otro lado también tenemos los paquetes anticorrosivos ya que es un tema
muy importante y muy pocas veces puesto en consideración tanto en
fabricantes como en clientes o potenciales compradores del mismo, de esta
manera se ha prestado menos importancia a los inhibidores de corrosión,
que si bien es cierto son aquellos encargados de mantener en condiciones
óptimas de operación a todos los componentes del sistema de refrigeración.
Cabe mencionar, también que dentro de todo este proceso de composición
de los líquidos refrigerantes, existen materias primas bastante económicas
que se usan como materiales para la composición de un paquete
anticorrosivo, además este puede afectar en muchos parámetros. Entre los
más importantes se toman en consideración la salud, el medio ambiente, y
haciendo mucho énfasis la prevención de daños dentro del sistema de
refrigeración.
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PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN
¿Cuáles son los refrigerantes más utilizados en talleres convencionales y
concesionarios?
¿Cuál es la importancia de mantener un motor con un buen refrigerante?
¿Cómo se podrá diferenciar la calidad de paquetes anticorrosivos en los
refrigerantes evaluados?
¿Cómo podría deteriorarse el sistema de refrigeración por utilizar un mal
refrigerante?
¿Cuáles son los compuestos nocivos que puede encontrar en un mal
refrigerante?
¿Cuáles son los costos de las materias primas?
¿Cuáles son los materiales necesarios para la investigación?
2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
2.1.
Objetivo General
Realizar un estudio de líquidos refrifrigerantes donde se pueda analizar aspectos
que influyen de manera directa en el correcto funcionamiento del sistema de
refrigeración del motor, basando la investigación en dos segmentos:
concesionarios y talleres automotrices convencionales, con la finalidad de
comprobar que la calidad es el parámetro más importante al momento de adquirir
un líquido refrigerante de motor.
2.2.
Objetivos Específicos
 Determinar la concentración de Glicol.
 Determinar la concentración de silicatos.
 Determinar la concentración de nitratos.
 Determinar la concentración de sulfatos.
 Establecer la calidad del líquido refrigerante mediante la
concentración de los aditivos antes mencionados.
 Especificar la importancia de la calidad del líquido refrigerante para
motor.
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3. JUSTIFICACIÓN Y DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
3.1. Justificación Teórica
Mantener regulada la temperatura de un motor es fundamental para evitar tanto
temperaturas excesivas como congelamientos que dañen gravemente sus
componentes y se deba precisar una reparación. Componentes como el
termostato y los ventiladores son importantes para su regulación, se debe
considerar de manera enfática el uso del líquido refrigerante, imprescindible y
eficaz. Cabe mencionar que en motores actuales el agua no es un refrigerante
aconsejable esta actúa como conductora de electricidad, específicamente de la
corriente galvánica formada dentro del motor por la reacción con distintos
metales generalmente (aluminio, cobre y hierro) siendo altamente oxidante
produciendo una pérdida significativa de la resistencia de materiales, obteniendo
como resultado que el sistema de refrigeración del motor falle.
Este estudio busca profundizar el grado de importancia que tiene la calidad del
refrigerante, específicamente la cantidad y eficacia de los 4 parámetros: Glicol,
sulfatos, silicatos y nitratos.
Estudios Relacionados: Propuesta de mejoramiento del líquido refrigerante
automotriz fabricado por la empresa ecoquimicos, Estudio teórico y experimental
de los parámetros de funcionamiento de un motor de combustión interna a
gasolina a diferente concentración de agua refrigerante.
3.2. Justificación Metodológica
Metodología Cuantitativa – Descriptiva: Es un método que intenta recopilar
información cuantificable para ser utilizada en el análisis estadístico de la
muestra. Y describir las características del fenómeno. (Martinez, 2017)
En base a esta metodología el presente estudio busca realizar un análisis de
calidad en cuanto al líquido refrigerante de motor utilizado entre concesionarios
y talleres automotrices convencionales. El criterio utilizado para emplear este
método es debido al uso fundamental de establecer la comparación de variables
entre grupos de estudio y de control.
.
4. DELIMITACIONES
4.1.
Delimitación Temporal: El presente artículo se planifica entregar en
el lapso de 6 meses desde la aprobación del consejo de la facultad de
Ingeniería Mecánica Automotriz, debido a que se debe realizar una
metódica recopilación de datos basada en talleres y concesionarios
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4.2.
4.3.
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del distrito metropolitano de Quito. Además de las pruebas regidas en
el laboratorio establecido.
Delimitación Geográfica: La delimitación geográfica es puntuada
específicamente en el Distrito Metropolitano de Quito esto abarca la
parte: Centro, Norte, Sur, Valle de los Chillos y Valle de Cumbaya.
Delimitación de Contenido: La investigación se centra en la calidad
otorgada, a la concentración de Glicol, Fosfato, Silicato, Nitrato
existentes en los liquitos refrigerantes utilizados tanto en talleres
automotrices convencionales, así como también en los concesionarios
del DMQ. Es muy importante resaltar que hay muchos detalles al
momento de adquirir un líquido refrigerante, un detalle obligado a
profundizarse son los mencionados como su capacidad de disipación
de calor y los inhibidores de corrosión. El contenido del estudio tiene
como base determinar con que líquidos refrigerantes están
funcionando los vehículos que realizan sus mantenimientos en talleres
y concesionarios. Por ende que protección tienen, así como poder
identificar el grado de confiabilidad. Con estos resultados poder tener
un margen de calidad específico al momento de comprar un líquido
refrigerante.
7. MARCO REFERENCIAL
7.1. Marco teórico
(Bocanegra, 2019) Nos dice que el líquido refrigerante del vehículo es un
componente químico a base de etilenglicol que tiene la capacidad de regular la
temperatura. El refrigerante ofrece un amplio rango térmico que va de los 140 C
hasta los menos 30 C, de modo que la utilización del refrigerante hace que la
temperatura sea estable y óptima para el funcionamiento la cual está en los 90
C
(Cristofalo, 2019) Dentro del presente artículo se puede encontrar varias
razones muy sólidas por las cuales el líquido refrigerante ya no puede ser
simplemente agua o a su vez un anticongelante de calidad limitada.
Específicamente en el capítulo 1 donde detalla “una mala decisión puede causar
daños en el circuido de refrigeración del motor”, ahí resalta las causas por las
cuales las tendencias actuales en la creación y diseño de motores mucho más
compactos, potentes y eficientes son construidos con materiales más ligeros y
llevados a grados de temperaturas ideales de funcionamiento más altos.
(Carmona, 2007) En este artículo expone los efectos de la temperatura sobre la
corrosión en circuitos cerrados, también de los efectos del PH y argumenta de
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manera técnica la resistencia de los metales a la corrosión, dejando claro cuáles
son los mecanismos de corrosión.
(Suarez, 2018) El presente artículo se trata temas y conceptos tales como el
potencial eléctrico de los materiales este tema es muy importante, ya que al
entrar en contacto con un conductor como el agua se generan corrientes
galvánicas produciendo así porosidad en los componentes del motor que están
en contacto con el líquido refrigerante, además de factores que influyen en la
corrosión.
(GMB North America, 2021) En la publicación de GMB se encuentra un tema
muy trascendente, en cuanto a la combinación de paquetes anticorrosivos en
líquidos refrigerantes tales como orgánicos, inorgánicos e híbridos especificando
términos como (IAT, OAT y HOAT) así como específica las ventajas y
desventajas de cada uno de estos.
7.2. Marco Conceptual
("Propuesta de mejoramiento de liquido refrigerante automotriz fabricado
por la empresa ecoquimicos"(Jenny Gonzalez, 2017) En el presente estudio
se determina las características físicas y químicas de los componentes utilizados
en los procesos de fabricación de líquido refrigerante automotriz. Además para
la determinación de los parámetros físico-químicos de las muestras realizaron
una serie de pruebas de laboratorio tales como: El PH, reserva alcalina,
temperatura de ebullición, gravedad específica, % v/v etilenglicol, tendencia a
formar espuma y corrosividad. Todo esto se realizó para determinar la muestra
que cumpla con la normativa establecida.
("Estudio teorico exprimental de un motor de combustion interna a
diferente concentracion de agua-refrigerante"(Henrry Orozco) En el
presente estudio se experimentan parámetros de funcionamiento de un motor de
combustión interna variando la concentración de líquido refrigerante, para
determinar la concentración en la cual se produce la mejor evacuación de calor
hacia el refrigerante cuando funciona en condiciones reales de operación.
("Introducción al fenómeno de corrosion y control para la proteccion de
materiales" (Jose Salazar, 2015) En este estudio se plantea el fenómeno de
corrosión en un proceso de deterioro de materiales metálicos mediante
reacciones químicas y electroquímicas. Menciona también que la corrosión tiene
muchas repercusiones a nivel económico, de seguridad y de conservación de
materiales, por lo que su estudio y mitigación es de suma importancia.
("Introduccion a los paquetes inhibidores de corrosion" (Hdexpert, 2019)
En el presente estudio nos indica que el agua desionizada y el glicol podrían
parecer relativamente inofensivos en sí mismos. Peor al combinarse con el calor
mientras el líquido fluye por un sistema de enfriamiento, estos compuestos
generan una mezcla potente que puede dañar hasta los componentes más
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fuertes del motor, puesto que el glicol se degrada y acidifica con el correr del
tiempo. Además que en conjunto, promueven condiciones ideales para generar
corrosión en el motor, por ejemplo, oxidación, que puede propagarse a
superficies amplias o perforar el metal. Dice que la mezcla de estos compuestos
también puede liberar partículas en el líquido y se acumulan hasta obturar
conductos vitales del radiador, por lo que se ve reducida su capacidad de
eliminar el calor y, en consecuencia, incluso puede averiar el motor.
8 FUNDAMENTACION TEORICA
8.1
Incidencia de los problemas de refrigerantes
Los problemas de refrigerante pueden causar problemas a todo el sistema de
refrigeración del motor. Problemas de cavitación y corrosión causan mayor
daño a los elementos que componen el sistema. Esto depende de tres
parámetros fundamentales, el punto de ebullición del líquido refrigerante, la
presión del líquido refrigerante dentro del sistema y la temperatura del líquido.
Son influenciados recíprocamente, a continuación, en la tabla se indican
problemas referentes al refrigerante.
8.2 Paquete anticorrosivo de líquidos refrigerantes
El paquete anticorrosivo es el responsable de cuidar todas las superficies
metálicas y no metálicas del sistema, proveyendo protección contra la corrosión
y la formación de depósitos. La dificultad técnica de contar con un paquete
efectivo recae en que debe tenerse varios compuestos químicos trabajando de
forma sinérgica para cuidar superficies de distintos metales al mismo tiempo.
(Qualco, 2020)
8.3 Base de inhibidores orgánicos, inorgánicos e híbridos
-El anticongelante orgánico no utiliza silicatos, recurre a aditivos de protección
más versátiles y al ser biodegradables, contaminan menos. Este refrigerante
soporta temperaturas mucho más bajas y protege mejor frente a la cavitación.
-El anticongelante inorgánico dura menos y tiene efectos nocivos para la salud,
si no es manejado de manera adecuada, contiene silicatos, boratos, benzoatos
y fosfatos y genera más depósitos.
- Los anticongelantes híbridos tienen unas propiedades de durabilidad,
protección y resistencia a la congelación similares a los orgánicos. (Donaire,
2020)
8.4 Nivel de concentración y protección de materiales por el color (G11,
G12, G12+, G12++, G13)
Se trata de unos anticongelantes que han ido evolucionando a lo largo de los
años. El G11 era un anticongelante que se empezó a usar en 1994, el G12 y el
G12+ en 1996, el G12++ en 2005 y el G13 en 2008.
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Con los colores, hay fabricantes de anticongelante hacen referencia al nivel de
concentración que tienen. Sin embargo, no hay un consenso claro al respecto.
Por ejemplo, el Motul orgánico Rosa y el Motul orgánico Amarillo tienen la misma
concentración del 50% y resistencia a las temperaturas idénticas: de -35º a 145º.
Sin embargo, el primero está indicado para coches y vehículos de transporte,
mientras que el segundo además es válido para motocicletas.
Estos anticongelantes son de tipo orgánico y son los usados por algunas marcas.
Se trata de unos líquidos con unas propiedades de protección de materiales
concretas. En algunos casos donde el vehículo necesita utilizar un
anticongelante con características específicas por los materiales que componen
el motor, los fabricantes se preocupan de indicar que tipo en el vaso de
expansión o reservorio de refrigerante. (Donaire, 2020)
8.5 Corrosión en el sistema de refrigeración del motor CI
Hay dos modos diferentes por los que la corrosión puede hacer fallar el sistema
de refrigeración. El primero es el desgaste corrosivo que debilita el metal lo
suficiente para producir fallas mecánicas, tales como perforaciones y fugas del
refrigerante.
El segundo es la formación de bloqueos en el paso del líquido, a causa de
partículas y pedazos de metal corroído. Esto conduce a la reducción del flujo de
líquido y al sobrecalentamiento del motor.
Otra consideración sobre la corrosión en motores de combustión interna es su
relación con el flujo de calor. El metal que está cediendo calor tiene una tasa de
corrosión más alta que el metal que lo está absorbiendo. El mayor ejemplo de
metal cediendo calor es el bloque de cilindros cuando transfiere su calor al líquido
refrigerante. Existe un cierto número de metales diferentes presentes en los
sistemas de refrigeración de los automotores. Los más comunes son acero,
hierro, cobre, bronce, aluminio y soldadura de estaño. En términos generales, la
corrosión es prevenida por la formación de un filme estable en las superficies
metálicas. Este filme se forma por productos de la misma corrosión, como
cuando el aluminio se expone al aire, o por la absorción de algún otro químico
como los silicatos. (Fieldson)
8.6 El componente principal del refrigerante
Para mantener la temperatura estable en el motor es el agua, debido a sus
buenas propiedades de trasferencia de calor y precio comercial. Además, el agua
no es tóxica e inflamable, es la clave en los sistemas de enfriamiento de motores
por combustión interna.
Con el fin de aumentar su punto de ebullición y disminuir el punto de congelación
se realiza una mezcla ya sea con Etilenglicol (EG), el más utilizado como
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estándar. También el Propilenglicol (PG), es utilizado por su bajo nivel tóxico y
contaminante, y por último se puede realizar la mezcla con metanol que es una
alternativa no recomendada por su baja efectividad.
El agua sin ninguna mezcla se mantiene en forma líquida de 0 oC a 100 oC, el
propósito de añadir del etilenglicol es extender este rango. Es por eso lo que una
mezcla del 50%, los glicoles aumentan el punto de congelación a -45C y suben
el punto de ebullición a 118C.
8.7 Inhibidores de corrosión más comunes
-Fosfato es el inhibidor más común y también el más discutido. Es muy conocido
como inhibidor en los metales ferrosos. Fabricantes americanos de autos han
especificado el fosfato en los refrigerantes porque es altamente efectivo evitando
la cavitación. Los fabricantes europeos especifican refrigerantes sin fosfatos
porque tienen propensión a precipitar en aguas duras. También tienen un efecto
negativo en la tasa de corrosión del aluminio. Los efectos benéficos tienen su
pico en concentraciones de 3 g/l y bajan a más bajas y más altas
concentraciones. Concentraciones típicas van de 0 a 8 g/l.
-Nitrato es incluido en todas las formulas por su eficacia en la prevención del
picado de los radiadores de aluminio, sin ningún efecto negativo con el resto de
los metales. Una concentración típica es 2 g/l.
-Tolitriazol es similarmente incluido en todas las formulas por su efectividad en
prevenir la corrosión en el cobre. Una concentración típica es 1 g/l.
-Molibdato es un aditivo ampliamente benéfico. Previene la corrosión de muchos
metales y actúa en sinergia con fosfatos y silicatos para prevenir la corrosión en
otros. El molibdato también parece prevenir la cavitación; se lo selecciona
usualmente para tener esta función en refrigerante sin fosfatos. Concentraciones
típicas son de 2 a 3 g/l.
-Borato es usado comúnmente como refuerzo. Los refrigerantes americanos
tienen un pH de
10 o más, mientras que los Europeos tienen de 7 a 8.5. En servicio, los
refrigerantes americanos bajan a 8. Desafortunadamente los boratos tienen un
efecto directo y negativo la corrosión del aluminio. Una concentración típica es 4
g/l.
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-Benzoato (y Nitrito, el cual no fue mencionado) es parte de la fórmula de
inhibición de corrosión del British Standards Institute [BSI]. Benzoato es más
común en las formulas europeas que en las americanas. Vukasovich y Sullivan
encontraron que no es efectivo protegiendo hierro a concentraciones más bajas
que 5% (que es una concentración desmesuradamente alta). Por otro lado,
parece que no ofrece protección al acero y a la soldadura en concentraciones
más bajas. Una concentración típica es 5 g/l.
-El silicato, que parece ser lo mejor en protección para el aluminio. El problema
con los silicatos es que no son indefinidamente estables en solución. Otros
aditivos pueden usarse de cierto modo para estabilizar a los silicatos. 2 g/l es
una concentración efectiva.
9. MATERIALES Y METODOS.
9.1 Materiales físicos a utilizar:
 Líquidos refrigerantes ( para evaluar )
 Encuestas ( muestreo )
 Refractómetro ( determina el volumen y punto de refracción)
9.2 Metodología
Metodología Cuantitativa – Descriptiva: Es un método que intenta recopilar
información cuantificable para ser utilizada en el análisis estadístico de la
muestra. Y describir las características del fenómeno. (Martínez, 2017) En base
a esta metodología el presente estudio busca realizar una comparativa de
calidad en cuanto al líquido refrigerante utilizado entre concesionarios y talleres
automotrices convencionales. Aplicando el procedimiento establecido en el
laboratorio seleccionado De esta forma poder analizar de manera numérica y
estadística los resultados arrojados y demostrar las diferencias que existen entre
las distintas variables.
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10. TEMARIO TENTATIVO
1. INTRODUCCION
1.1. Introducción
1.2. Planteamiento, formulación y sistematización del problema
1.3. Objetivos
1. Objetivo General
2. Objetivos Específicos
1.4. Justificación
1.5. Delimitación
2. FUNDAMENTACION TEORICA
2.1 Incidencia de los problemas de refrigerantes
2.2 Paquete anticorrosivo de líquidos refrigerantes
2.3 Base de inhibidores orgánicos, inorgánicos e híbridos
2.4 Nivel de concentración y protección de materiales por el color (G11,
G12, G12+, G12++, G13)
2.5 Corrosión en el sistema de refrigeración del motor CI
2.6 El componente principal de líquido refrigerante
2.7 Inhibidores de corrosión más comunes
3. MATERIALES Y METODOS
3.1. Metodología
3.1.1 Análisis de líquidos refrigerantes en base a la concentración de
aditivos anticongelantes e inhibidores de corrosión.
3.2. Materiales
3.2.1 líquidos refrigerantes (Para evaluar)
3.2.2 Encuestas (Muestreo)
3.2.3 Refractómetro (Determina el volumen y punto de refracción)
4. RESULTADOS Y DICUSION
4.1. Pruebas de laboratorio
4.2. Pruebas individuales
4.3. Comparativa de resultados
4.4. Discusión de pruebas según variables
5. CONCLUSIONES
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10. CRONOGRAMA DE TRABAJO
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES PARA EL PROYECTO DE INTEGRACION CURRICULAR
SEMANAS
APROBACION DEL PLAN TRABAJO DE
INTEGRACION CURRICULAR
REUNION DIRECTOR DE TRABAJO DE
INTEGRACION CURRICULAR
PRIMER Y SEGUNDO CAPITULO
ENTREGA Y APROBACION 1 Y 2 CAPITULO
TERCER Y CUARTO CAPITULO
ENTREGA Y APROBACION 3 Y 4 CAPITULO
RECOLECCION DE INFORMACION
QUINTO Y SEXTO CAPITULO
ENTREGA Y APROBACION 5 Y 6 CAPITULO
SEPTIMO CAPITULO
ENTREGA Y APROBACION CAPITULO 7
ANEXOS, BIBLIOGRAFIA, ETC.
CORRECION FINAL BORRADOR
ULTIMIAS CORRECCIONES
TRABAJO DE INTEGRACION CURRICULAR
TERMINADO
ENTREGA AL DIRECTOR
APROBACION DEL MISMO
DEFENSA DE TRABAJO DE INTEGRACION
CURRICULAR
NOTA FINAL
1
ENERO
2
3
4
1
FEBRERO
2
3
4
1
MARZO
2
3
4
1
ABRIL
2
3
4
1
MAYO
2
3
4
1
JUNIO
2
3
4
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PLAN DE TESIS/ARTICULO
BIBLIOGRAFIA PRELIMINAR
"Estudio teorico exprimental de un motor de combustion interna a diferente concentracion de
agua-refrigerante"(Henrry Orozco, 2. (s.f.).
"Introduccion a los paquetes inhibidores de corrosion" (Hdexpert, 2. (7 de 09 de 2019).
https://hdexpert.com/. Obtenido de https://hdexpert.com/: https://hdexpert.com/wpcontent/uploads/2020/03/Whitepaper_2_Sp.pdf
"Introducción al fenómeno de corrosion y control para la proteccion de materiales" (Jose
Salazar, 2. (30 de 04 de 2015). https://www.scielo.sa.cr/. Obtenido de
https://www.scielo.sa.cr/: https://www.scielo.sa.cr/pdf/tem/v28n3/0379-3982-tem28-03-00127.pdf
"Propuesta de mejoramiento de liquido refrigerante automotriz fabricado por la empresa
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Facultad de ingeierias , 15-90.
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Donaire, D. L. (7 de 11 de 2020). https://www.actualidadmotor.com/. Obtenido de
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Qualco, E. (19 de 5 de 2020). https://www.qualco.com.ec/. Obtenido de
https://www.qualco.com.ec/: https://www.qualco.com.ec/post/refrigerante-las-5claves-para-un-escogimiento-adecuado
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PLAN DE TESIS/ARTICULO
Suarez, J. (2018). Evalucion de inhibidores de corrosion aplicados a la industria mediante
pruebas electroquimicas . 19-25.
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