Subido por Juan Manuel De La Cruz

METODO PASO A PASO ELECTRONEUMATICOS

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ISSN: 2172-4202
7-APLICACIÓN DEL MÉTODO PASO
A PASO AL DISEÑO DE CIRCUITOS
ELECTRONEUMÁTICOS
01 / 05 /2 0 11
Núm e ro 8
AUTOR: Javier Domínguez Equiza.
CENTRO TRABAJO: IES Cinco Villas
ISSN: 2172-4202
INTRODUCCIÓN
Contenido
El método paso a paso es una modalidad de
diseño de circuitos neumáticos secuenciales
utilizado para desarrollar secuencias que
presentan simultaneidad en las señales de
las válvulas que producen los movimientos de
los cilindros. Aunque esté algo desfasado se
sigue utilizando con fines didácticos en la
enseñanza de automatismos neumáticos.
Introducción.
Conexión de los relés de activación de grupos.
Conexión de las solenoides.
Realización de los esquemas eléctricos.
Desarrollo sistemático del método paso a paso mínimo en
electroneumática.
Ejemplos.
Bibliografía.
Este artículo trata sobre una versión del
método paso a paso aplicado al diseño de
circuitos electroneumáticos. Esta versión se
denomina paso a paso mínimo.
El contenido de este artículo se encuadra en
la enseñanza de los automatismos eléctricos
y neumáticos dentro de un proceso de
acercamiento a la programación de
autómatas.
Los ejercicios resueltos contienen circuitos
pensados para su ensamblaje en paneles
didácticos. Para su aplicación práctica se
deben tener en cuenta las normas de
seguridad sobre los equipos eléctricos y
neumáticos de las máquinas así como otros
aspectos normativos o legales aplicables en
cada caso.
Página 72
Asimismo, se debe tener en cuenta que
existen otras formas de desarrollar los mismos
circuitos mediante métodos intuitivos o
sistemáticos utilizando menos relés.
Las electroválvulas distribuidoras utilizadas
para el control de los cilindros neumáticos son
biestables.
En los capítulos 1 a 3 se exponen los
principios del método paso a paso mínimo. En
el capítulo 4 se desarrolla un ejemplo
detalladamente. Finalmente, en el capítulo 5
se exponen las soluciones a otros ejemplos.
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1. CONEXIÓN DE LOS RELÉS DE ACTIVACIÓN DE GRUPOS
La primera etapa del método paso a paso en sus versiones para neumática y
electroneumática consiste en la división en grupos de las fases de que
consta la automatización. Las fases son los movimientos de avance o de
retroceso que realizan los cilindros. Los cilindros se designan mediante letras
mayúsculas: A, B, C, etc. Las fases se identifican mediante la letra que
representa a cada cilindro seguida del signo + si el cilindro avanza o del signo
– si el cilindro retrocede. Los criterios para formar grupos a partir de las fases
son dos: en un mismo grupo no puede haber fases de un mismo cilindro y el
número de grupos resultante debe ser el menor posible. Por ejemplo, si se
trata de diseñar el circuito eléctrico para la secuencia A+B+B-C+C-A- los
grupos resultantes serían 3: las fases A+ y B+ formarían el grupo I, las fases
B- y C+ constituyen el grupo II y, finalmente, las fases C- y A- forman el grupo
III.
El método paso a paso que se desarrolla en este artículo sólo es aplicable
cuando el número de grupos es mayor o igual a tres; no debe usarse si el
número de grupos resultante es dos.
El método que se propone requiere la utilización de un relé de memoria por
grupo. A este relé de memoria se le llama también relé de activación de
grupo. En la siguiente figura se muestra la conexión del relé de activación del
grupo i. El valor de i varía desde 1 a n, siendo n el número de grupos.
+24V
Final de carrera que genera
el cambio al grupo i.
1
2
S
Ki
El grupo anterior prepara la
activación. El primer grupo no
lleva.
Ki-1
El grupo actual es
desactivado por el siguiente
grupo.
Ki+1
Enclavamiento del grupo
actual.
Ki
0V
Figura 1: Esquema general de la conexión eléctrica del relé de activación del
grupo i.
1.1 Esquema de conexión de los relés de activación para 3
grupos.
En la siguiente figura se representa el conexionado de los relés de activación
de grupos o relés de memoria cuando se precisan 3 grupos (n es igual a 3):
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1
+24V
2
3
M
4
5
FC-G2
6
FC-G3
K1
K2
FC-G1
K3
K1
K2
K2
K3
K1
K1
K2
K3
0V
5
2
3
1
4
5
3
6
Figura 2: Esquema de conexión eléctrica para 2 relés de memoria.
FC-G1, FC-G2 y FC-G3 son respectivamente los finales de carrera que
activan el movimiento de los grupos 1, 2 y 3. Se trata de los últimos finales de
carrera activados en cada grupo, éstos activan el grupo siguiente.
1.2 Esquema de conexión de los relés de activación para 3
grupos.
En la siguiente figura se representa el conexionado de los relés de memoria
para 4 grupos (n es igual a 4):
1
+24V
2
M
3
4
FC-G2
K1
K4
K3
K4
K2
8
K4
K2
K3
7
FC-G4
K2
K1
K2
6
FC-G3
K1
FC-G1
5
K1
K3
K4
0V
7
2
3
1
4
5
3
7
5
6
8
Figura 3: Esquema de conexión eléctrica para 4 relés de memoria.
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1.3 Esquema de conexión de los relés de activación para 5
grupos.
En la siguiente figura se representa el conexionado de los relés de memoria
cuando se requieren 5 grupos (n es igual a 5):
1
+24V
2
M
3
4
FC-G2
K4
K3
10
K5
K4
K5
K3
9
K4
K4
K2
8
FC-G5
K2
K3
K1
7
FC-G4
K2
K1
K2
6
FC-G3
K1
FC-G1
5
K1
K4
K5
0V
9
2
3
1
4
5
3
7
5
6
8
9
7 10
Figura 4: Esquema de conexión eléctrica para 5 relés de memoria.
1.4 Esquema de conexión de los relés de activación para más
de 5 grupos.
Los esquemas de conexión de relés para más de 5 grupos se realizan de
manera similar utilizando tantos relés de activación como grupos.
2. CONEXIÓN DE LAS SOLENOIDES
Después de diseñar los esquemas de conexión de las memorias o relés de
activación de los grupos se procede a realizar las conexiones de las
solenoides de las electroválvulas que controlan los movimientos de los
cilindros.
Se empieza realizando el esquema de conexión en paso a paso mínimo de
las electroválvulas (solenoides) primeras de cada grupo. Estas son las
solenoides que reciben la señal para realizar los primeros movimientos de
cada grupo. En la siguiente figura se representa el esquema general para el
caso en que requieran n grupos. A partir de este esquema se pueden obtener
los esquemas para 3, 4 5 o más grupos.
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1
+24V
2
K1
3
K2
MOV. 2
MOV.1
K3
MOV. 3
4
.. ..
K n
.. ..
MOV. n
0V
Figura 5: Esquema de conexión eléctrica de las solenoides de las
electroválvulas que realizan los primeros movimientos de cada grupo.
En el esquema de la figura siguiente se representa la conexión de las
solenoides que controlan las primeras señales de cada grupo para el caso en
que se necesite utilizar 3 grupos (n igual a 3):
1
+24V
K1
1G1
2
K2
1G2
3
K3
1G3
0V
Figura 6: Esquema de conexión eléctrica de las solenoides que realizan los
primeros movimientos de cada grupo particularizado para 3 grupos.
1G1, 1G2 y 1G3 son las solenoides que reciben la señal para realizar los
primeros movimientos de los grupos 1, 2 y 3 respectivamente.
Si se necesitaran 4 grupos el esquema de la figura anterior se transformaría
en el de la figura siguiente:
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1
+24V
2
K1
3
K2
1G1
4
K3
1G2
K4
1G3
1G4
0V
Figura 7: Esquema de conexión eléctrica de las solenoides que realizan los
primeros movimientos de cada grupo particularizado para 4 grupos.
En el caso de necesitarse solamente 5 grupos el esquema se convierte en el
indicado en la siguiente figura.
1
+24V
K1
1G1
2
K2
1G2
3
4
K3
1G3
K4
1G4
5
K5
1G5
0V
Figura 8: Conexión eléctrica de las solenoides que realizan los primeros
movimientos de cada grupo particularizado para 5 grupos.
Después de realizar la conexión de las primeras solenoides de cada grupo se
conectan las siguientes, grupo por grupo. Las siguientes solenoides de cada
grupo son las que no son primeras, es decir, las segundas, terceras, etc.
Para esto se debe tener en cuenta que el último fin de carrera de la fase
anterior da paso a la siguiente fase y que se conectan al ramal de tensión del
movimiento al que pertenecen, a la salida de contacto Este aspecto se puede
apreciar mejor en el capítulo 4 mediante la realización de un ejemplo.
En las siguiente figuras se representan las conexiones de las segundas
señales de cada grupo tomando como base las figuras anteriores (6, 7 y 8).
Si en algún grupo existe solamente una señal, ésta es la primera y no sería
necesario añadir el ramal en paralelo. Si, por el contrario, en algún grupo
existen más de dos señales, se añadirían en paralelo a la segunda.
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Debe tenerse muy en cuenta que los finales de carrera son los que activan
las señales, es decir, los accionados en la fase inmediatamente anterior.
En la siguiente figura se representa la parte del esquema eléctrico
correspondiente a la conexión de unas hipotéticas segundas señales para el
caso en que se necesiten 3 grupos.
1
+24V
2
3
K1
4
5
K2
K3
6
FC-2G1
1G1
FC-2G2
2G1
1G2
FC-2G3
2G2
1G3
2G3
0V
Figura 9: Conexión eléctrica de las solenoides que realizan los segundos
movimientos de cada grupo para 3 grupos.
En la siguiente figura se representa la parte del esquema eléctrico de las
segundas señales para 4 grupos.
1
+24V
2
K1
3
4
K2
5
6
K3
7
K4
8
FC-2G1
1G1
2G1
FC-2G2
1G2
2G2
FC-2G3
1G3
2G3
FC-2G4
1G4
2G4
0V
Figura 10: Conexión eléctrica de las solenoides que realizan los segundos
movimientos de cada grupo para 4 grupos.
Finalmente, en la figura siguiente se tiene el esquema eléctrico
correspondiente a la conexión de las segundas señales para 5 grupos.
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1
+24V
2
3
K1
4
5
K2
6
7
K3
8
9
K4
K5
10
FC-2G1
1G1
FC-2G2
2G1
1G2
FC-2G3
2G2
1G3
FC-2G4
2G3
1G4
FC-2G5
2G4
1G5
2G5
0V
Figura 11: Conexión eléctrica de las solenoides que realizan los segundos
movimientos de cada grupo para 5 grupos.
3. REALIZACIÓN DE ESQUEMAS ELÉCTRICOS.
En este capítulo se explica como realizar los esquemas eléctricos a partir de
los principios expuestos en los dos capítulos anteriores unificando en un
mismo esquema la parte dedicada a la conexión de los relés de memoria y la
de conexión de las solenoides.
3.1 Esquema de conexión eléctrica para 3 grupos.
Al esquema de la figura 2 se le añade la adaptación del esquema de la figura
6 obteniéndose el esquema de la figura 12. Se trata de un esquema tipo que
hay que adaptarlo a cada aplicación. Por ejemplo se ha supuesto que en
cada grupo hay 2 fases o movimientos cuando podría haber solamente un
movimiento, tres movimientos o más de tres. Se hace notar que los finales de
carrera son activadores del movimiento, es decir, los que se accionan en la
fase anterior.
1
+24V
2
M
3
4
FC-G2
5
6
7
8
9
10
11
FC-G3
K1
K1
K2
K2
K3
K3
12
FC-G1
K1
K2
FC-2G1
K2
K3
1G1
K1
FC-2G2
FC-2G3
K1
K2
2G1
1G2
2G2
1G3
2G3
K3
0V
5
2
3
7
1
4
5
9
3
6
11
Figura 12: Esquema de conexión eléctrica tipo para 3 grupos y 2
movimientos por grupo.
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La nomenclatura utilizada para los finales de carrera se define en la siguiente
tabla:
Localización en el cuadro de
trabajo
Sensor
Descripción
FC-G1
Final de carrera activador del
grupo 1.
Último final de carrera del grupo
3.
FC-G2
Final de carrera activador del
grupo 2.
Último final de carrera del grupo
1.
FC-G3
Final de carrera activador del
grupo 3.
Último final de carrera del grupo
2.
FC-2G1
Final de carrera activador del
movimiento 2 del grupo 1.
Primer final de carrera del grupo
1.
FC-2G2
Final de carrera activador del
movimiento 2 del grupo 2.
Primer final de carrera del grupo
2.
FC-2G3
Final de carrera activador del Primer final de carrera del grupo
movimiento 2 del grupo 3.
3.
Tabla 1: Nomenclatura utilizada para los finales de carrera.
La nomenclatura utilizada para las solenoides es la de la siguiente tabla:
Sensor
Descripción
Localización en el cuadro de
trabajo
1G1
Señal que produce el primer
movimiento del grupo 1.
Primera fase del grupo 1.
2G1
Señal que produce el segundo
movimiento del grupo 1.
Segunda fase del grupo 1.
1G2
Señal que produce el primer
movimiento del grupo 2.
Primera fase del grupo 2.
2G2
Señal que produce el segundo
movimiento del grupo 2.
Segunda fase del grupo 2.
1G3
Señal que produce el primer
movimiento del grupo 3.
Primera fase del grupo 3.
2G3
Señal que produce el segundo
Segunda fase del grupo 3.
movimiento del grupo 3.
Tabla 2: Nomenclatura utilizada para los finales de carrera.
De manera similar se pueden completar los esquemas para 4, 5 o más
grupos.
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4. DESARROLLO SISTEMÁTICO DEL MÉTODO PASO A PASO
MÍNIMO EN ELECTRONEUMÁTICA.
Se aplicarán las nociones expuestas en los capítulos anteriores a la
resolución de un ejemplo de diseño de un circuito electroneumático. El
procedimiento de diseño del circuito se ha dividido en 7 etapas que se
desarrollan a continuación.
1. Definir la secuencia a partir de la aplicación práctica que se trata de
automatizar. Para este desarrollo se tomará la siguiente secuencia:
A+
B+
BC+
CTabla 3: Fases de la secuencia.
A-
En la secuencia, que consta de 6 fases, intervienen 3 cilindros: A, B y C.
2. Dividir la secuencia de trabajo en grupos de manera que en un mismo
grupo no haya dos letras iguales, y, al mismo tiempo, que en cada grupo
haya el máximo número de letras. En este caso se necesitan tres grupos
como se indica en la tabla siguiente.
Grupo I
A+B+
Grupo II
B-C+
Grupo III C-ATabla 4: Grupos de la secuencia.
3. Dibujar todos los cilindros que intervengan con sus correspondientes
válvulas de mando. Para este ejemplo se utilizaran electroválvulas 5/2
biestables.
A0
4
2
5
3
Y 1(A+)
A1
Y 2(A-)
1
1
B0
4
2
5
3
Y 3(B+)
B1
Y 4(B-)
1
C0
4
2
5
3
Y 5(C+)
C1
Y 6(C-)
1
2
Figura 13: Esquema neumático para tres cilindros con electroválvulas
biestables.
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4. A cada posición del cilindro le corresponde una señal en su válvula 5/2
biestable y un final de carrera que es activado en esa posición. A partir de
estos conceptos se realiza el cuadro de trabajo:
FASE GRUPO Señal en la válvula Final de carrera
A+
I
B+
B-
II
C+
C-
III
A-
Y1 (A+)
a1
Y3 (B+)
b1
Y4 (B-)
b0
Y5 (C+)
c1
Y6 (C-)
co
Y2 (A-)
a0
Tabla 5: Cuadro de trabajo para la secuencia A+B+B-C+C-A-.
Se observa que las señales que producen cambio de grupo son las de los
finales de carrera b1, c1 y a0. Este aspecto se utilizará posteriormente.
5. Dibujar los relés o memorias de grupo. En este ejemplo al requerir 3
grupos se utilizarán 3 relés de memoria: K1, K2 y K3. El conexionado de
estos relés se detalla en la siguiente figura. El final de carrera a0 es el
activador del grupo I, el b1 es el activador del grupo II y el c1 es el activador
del grupo III.
1
+24V
2
M
3
4
B1
K2
K1
K2
K3
K2
K3
K1
6
C1
K1
A0
5
K1
K2
K3
0V
5
2
3
1
4
5
3
6
Figura 14: Parte del esquema eléctrico relativo a la conexión de los 3 relés
de memoria.
6. Realizar el conexionado eléctrico de las primeras señales de cada grupo,
que en este caso son las señales Y1, Y4 e Y6. Este conexionado se indica en
la parte derecha de la siguiente figura:
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1
+24V
2
M
3
4
B1
5
6
7
8
C1
K1
K1
K2
A0
K2
K2
K3
K3
K1
K2
K3
K1
Y1
K1
9
K2
Y4
Y6
K3
0V
5
2
3
7
1
4
5
8
3
6
9
Figura 15: Conexión de las solenoides que mandan los primeros
movimientos de los grupos.
7. Realizar el conexionado eléctrico de las siguientes señales de cada grupo.
En la siguiente figura se indica el conexionado de las siguientes señales del
grupo I. Se trata solamente de la señal Y3:
1
+24V
2
M
3
4
B1
5
6
7
8
10
C1
K1
K1
A0
9
K2
K1
K2
K3
K3
K2
A1
K2
K3
K1
Y1
K1
K2
Y3
Y4
Y6
K3
0V
5
2
3
7
1
4
5
9
3
6
10
Figura 16: Conexión de las solenoides que mandan los siguientes
movimientos del grupo 1, en este caso Y3.
Y en la siguiente figura se indica el conexionado de las siguientes señales del
grupo II, que se reduce a la señal Y5.
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+24V
2
M
3
4
B1
5
6
7
8
9
10
C1
K1
K1
K2
A0
K2
K3
K3
K1
K2
A1
K2
K3
B0
K1
Y1
K1
11
K2
Y3
Y4
Y5
Y6
K3
0V
5
2
3
7
1
4
5
9
3
6
11
Figura 17: Conexión de las solenoides que mandan los siguientes
movimientos del grupo 2 (Y5).
Finalmente, en la siguiente figura se indica el conexionado de las siguientes
señales del grupo III, que se limita a la señal Y2.
1
+24V
2
M
3
4
B1
5
6
7
8
9
K1
K2
K1
K2
12
K2
K3
B0
C0
K1
Y1
K1
K3
K3
A1
K2
11
C1
K1
A0
10
K2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y2
K3
0V
5
2
3
7
1
4
5
9
3
6
11
Figura 18: Conexión de las solenoides que mandan los siguientes
movimientos del grupo 3 (Y2).
El esquema de conexionado eléctrico queda de la forma indicada en la figura
anterior. Realiza un ciclo único.
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5. EJEMPLOS RESUELTOS.
En este capítulo se resumen los resultados de dos ejemplos adicionales
resueltos aplicando el método paso a paso mínimo.
5.1 Secuencia con dos cilindros y tres grupos: A+A-B+B-.
El cuadro de trabajo a partir del que se toman las decisiones para realizar las
conexiones eléctricas según el método propuesto se recoge en la siguiente
tabla:
FASE GRUPO Señal en la válvula Final de carrera
A+
AB+
B-
I
II
III
Y1 (A+)
a1
Y2 (A-)
a0
Y3 (B+)
b1
Y4 (B-)
b0
Tabla 6: Cuadro de trabajo para la secuencia A+A-B+B-.
En la siguiente figura se representa el esquema correspondiente al circuito
neumático.
A0
4
2
5
3
Y1
A1
Y2
B0
4
2
5
3
Y3
Y4
1
1
B1
1
2
Figura 19: Esquema neumático para los cilindros A y B.
Y en la siguiente figura se representa el esquema correspondiente al circuito
eléctrico para la secuencia A+A-B+B-.
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+24V
2
M
3
4
A1
5
6
7
8
9
10
B1
K1
K1
K2
B0
K2
K3
K3
K1
K2
A0
K2
K3
K1
Y1
K1
K2
Y2
Y3
Y4
K3
0V
5
2
3
7
1
4
5
8
3
6
10
Figura 20: Esquema eléctrico para la secuencia A+A-B+B-.
5.2 Secuencia con tres cilindros y fases simultáneas.
En este ejemplo se resumen los resultados de la secuencia indicada en la
siguiente tabla:
ABCC+
Tabla 7: Fases de la secuencia.
A+
B+
Intervienen tres cilindros y consta de tres fases debido a que en las dos
primeras se realizan movimientos simultáneos de dos y tres cilindros
respectivamente.
En la siguiente tabla se tiene el cuadro de trabajo. En la columna “final de
carrera” se escriben los finales de carrera que se accionan al terminar la fase.
FASES GRUPOS
A+B+
I
A-B-C+
II
C-
III
Señales en las válvulas
Y1 (A+)
Y2 (A-)
Y3 (B+)
Y4 (B-)
Y5 (C+)
Y6 (C-)
Final de carrera
a1 y b1
a0, b0 y c1
c0
Tabla 8: Cuadro de trabajo para la secuencia de la tabla 7.
El esquema de potencia neumático es el ya conocido:
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A0
4
2
5
3
Y 1(A+)
A1
Y 2(A-)
B0
4
2
5
3
Y 3(B+)
Y 4(B-)
1
1
B1
C0
4
2
5
3
Y 5(C+)
C1
Y 6(C-)
1
1
2
Figura 21: Esquema neumático para los cilindros A, B y C.
El esquema de mando eléctrico se representa en la siguiente figura:
1
+24V
2
3
4
5
6
7
8
9
12
A0
A1
M
B0
K1
B1
K1
K2
K2
K3
K3
C1
10
C0
K1
K2
K2
K3
K1
Y1
K1
11
K2
Y3
Y2
Y4
Y5
Y6
K3
0V
5
2
3
7
1
4
5
9
3
6
12
Figura 22: Esquema eléctrico para la secuencia de la tabla 7.
5.3 Secuencia con tres cilindros y 4 grupos: A+A-B+B-C+C-.
La secuencia de este ejemplo requiere su división en 4 grupos tal como se
indica en el cuadro de trabajo de la tabla siguiente:
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FASE GRUPO Señal en la válvula Final de carrera
A+
I
A-
II
B+
B-
III
C+
C-
Y1 (A+)
a1
Y2 (A-)
a0
Y3 (B+)
b1
Y4 (B-)
b0
Y5 (C+)
c1
Y6 (C-)
c0
IV
Tabla 9: Cuadro de trabajo para la secuencia A+A-B+B-C+C-.
En la siguiente figura se representa el esquema de conexiones eléctricas.
1
+24V
2
M
3
4
A1
5
6
B1
7
8
9
C0
K2
K1
11
12
K3
K2
K3
K2
K3
K4
K2
K4
K3
B0
K1
Y1
K1
14
K4
A0
K2
13
C1
K1
K1
10
K3
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
K4
0V
7
2
3
9
1
4
5
10
3
6
7
12
5
8
14
Figura 23: Esquema eléctrico para la secuencia A+A-B+B-C+C-.
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BIBLIOGRAFÍA
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