Reporteros:

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Zoraimar Garmendia

Louisanna González NT

Omer crespo NT

FISICA ELECTROMAGNETICA

CAPACITANCIA Y DIELECTRICOS

CORRIENTE, RESISTENCIA Y FUERZA ELECTROMOTRIZ

Lo que no conocías de electricidad...

EITORIAL

GALARDON

dad sólo las cargas de la placa negativa se mueven (hacia la placa positiva), debido a que el movi-miento es sólo de los

electrones.

Cuánta carga almacena un condensador al aplicársele

una diferencia de potencial entre sus terminales viene determinado por una magnitud llamada capaci-

tancia.

Como el capacitor tiene en cada placa cargas igua-les pero de signo opues-to, la carga neta del con-densador es nula. Cuando se habla de carga de un capacitor se habla de la carga de cualquiera de sus placas, pero en reali-

El capacitor es un dispositi-vo eléctrico que permite almacenar energía en forma de campo eléctrico. Es decir, es un dispositivo que alma-cena cargas en reposo o es-táticas. Consta en su forma más básica de dos placas de metal llamadas armaduras enfrentadas unas a otras, de forma que al conectarlas a una diferencia de potencial o voltaje una de ellas ad-quiera cargas negativas y la

otra positivas.

Esto se debe a que al co-

nectar

las armaduras a una dife-rencia de potencial, que puede ser una batería, las cargas llegan muy rápida-mente a un nuevo estado de reposo en la cual esa diferencia de potencial es "transmitida" (los elec-trones del polo negativo de la batería se repelen hacia una placa mientras que en el polo positivo se extraen electrones de la otra armadura) a las ar-maduras, pero al estar enfrentadas las placas unas con otras estas car-

gas se atraen formando un campo eléctrico para-lelo y almacenando ener-gía eléctrica permanente-

mente.

una medida de la canti-dad de energía eléctrica almacenada para una dife-rencia de potencial eléc-trico dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es

el condensador.

En electromagnetismo y electrónica, la capacidad eléctrica, también conoci-da como capacitancia, es la propiedad que tienen los cuerpos para mante-ner una carga eléctrica. La capacidad también es

Cabe destacar que la ca-pacidad es siempre una cantidad positiva y que depende de la geometría del condensador conside-rado (de placas paralelas, cilíndrico, esférico). Otro factor del que depende es del dieléctrico que se

Capacitancia

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CAPACITANCIA Y DIELÉCTRICOS

Capacitores y Capacitancia

GALARDON

La carga de cada uno de los capacitores de una rama en serie es igual a la de los demás y es igual a la carga equivalente acu-mulada en toda la rama

(entre A y B)

El acoplamiento en para-lelo de los capacitores se realiza conectándolos a todos a los mismos dos

bornes.

Capacidad total en serie:

La capacidad total (o equivalente) en serie se calcula sumando las in-versas de cada una de las capacidades y calculando

la inversa del resultado.

Tensión de capacitores

en serie:

La suma de las caídas de tensión de cada capacitor da como resultado la ten-sión total aplicada entre

los bornes A y B.

Carga de capacitores en

serie:

introduzca entre las dos superficies del condensa-dor. Cuanto mayor sea la constante dieléctrica del material no conductor introducido, mayor es la

capacidad.

Un capacitor puede ser armado acoplando otros

en serie y/o en paralelo.

De esta manera se obtie-ne una capacidad total equivalente para el con-junto de capacitores que se puede calcular me-diante expresiones sim-ples. También es posible conocer las caídas de po-tencial y la carga almace-

nada en cada capacitor.

El acoplamiento de capa-

citores en serie se realiza conectando en una mis-ma rama uno y otro ca-pacitor, obteniendo una capacidad total entre el primer borne del primer capacitor y el último del

último.

El acoplamiento en para-lelo de los capacitores se realiza conectándolos a todos a los mismos dos

bornes.

Capacidad total en

paralelo

La capacidad total (o equivalente) en pa-

ralelo se calcula sumando las capacidades de cada uno de los capacitores.

Capacitores en serie y en paralelo

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En Paralelo

Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéti-cos variables. Las primeras descripciones de los fenó-menos eléctricos, como la

Se puede almacenar energía eléctrica en un dispositivo muy común que se conoce como ca-pacitor. Un capacitor consta generalmente de dos conductores (placas metálicas) paralelas y se-paradas por una pequeña distancia en comparación a su ancho. Si se conecta cada una de las placas momentáneamente a las bornes de una fuente de

energía eléctrica, en una de las placas aparecerá una carga positiva (+q) y en la otra una carga nega-tiva (-q). Las cargas de cada una de las placas atraerán a las cargas de la otra placa y se distribui-rán uniformemente en las superficies internas de las placas, generándose así un campo eléctrico entre ellas. Como la distancia entre los conductores es pequeña el campo eléc-

trico entre ellas será uni-forme, lo cual significa que las líneas de fuerza serán paralelas y estarán igualmente espaciadas. Las líneas de campo en las orillas de las placas presentan una curvatura, (de acuerdo a lo estable-cido por las leyes del electromagnetismo) que siempre puede despre-ciarse si la distancia entre las placas es lo suficiente-

mente pequeña.

tiene en cuenta la varia-ción del campo magnéti-

co.

El campo eléctrico es un campo físico que es re-presentado mediante un modelo que describe la interacción entre cuer-pos y sistemas con pro-

ley de Coulomb, sólo te-nían en cuenta las cargas eléctricas, pero las inves-tigaciones de Michael Fa-raday y los estudios pos-teriores de James Clerk Maxwell permitieron es-tablecer las leyes comple-tas en las que también se

piedades de naturaleza

eléctrica.

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Almacenamiento de Energía en Capacitores y Energía de Campo Eléctrico

Campo Eléctrico

GALARDON

ción de un dieléctrico en un condensador aislado de una batería, tiene las

siguientes consecuencias:

Disminuye el campo eléctrico entre las placas del condensador. Dismi-nuye la diferencia de po-tencial entre las placas del condensador, en una

relación Vi/k

Se denomina dieléctrico al material mal conductor de electricidad, por lo que puede ser utilizado como aislante eléctrico, y además si es sometido a un campo eléctrico ex-terno, puede establecerse en él un campo eléctrico interno, a diferencia de los materiales aislantes con los que suelen con-fundirse. Todos los mate-riales dieléctricos son ais-lantes pero no todos los

materiales aislantes son

dieléctricos.

Algunos ejemplos de este

tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la go-ma, la mica, la cera, el pa-pel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y elec-trónico y la baquelita. En cuanto a los gases se uti-lizan como dieléctricos sobre todo el aire, el ni-trógeno y el hexafluoru-

ro de azufre.

Los dieléctricos más utili-zados son el aire, el papel y la goma. La introduc-

entre las mismas. La constante dieléctrica es la propiedad que describe el comportamiento de un dieléctrico en un campo eléctrico y permite expli-car, tanto el aumento de la capacidad de un con-

Los dieléctricos se em-plean en los condensado-res para separar física-mente sus placas y para incrementar su capacidad al disminuir el campo eléctrico y por tanto, la diferencia de potencial

densador como el índice de refracción de un ma-

terial transparente.

Dieléctricos

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El instrumento usado pa-ra medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, cali-brado en amperios, se llama amperímetro, colo-cado en serie con el con-ductor cuya intensidad se

desea medir.

La corriente eléctrica es el flujo de portadores de carga eléctrica, normal-mente a través de un ca-ble metálico o cualquier otro conductor eléctrico, debido a la diferencia de potencial creada por un

generador de corriente.

Históricamente, la co-rriente eléctrica se defi-nió como un flujo de car-

gas positivas y se fijó el

sentido convencional de circulación de la corrien-te como un flujo de car-gas desde el polo positivo al negativo. Sin embargo posteriormente se ob-servó, gracias al efecto Hall, que en los metales los portadores de carga son negativas, estos son los electrones, los cuales fluyen en sentido contra-

rio al convencional.

Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo mag-

nético.

tro (Ω•m).

en donde R es la resis-tencia en ohms, S la sec-ción transversal en m² y l la longitud en m. Su valor describe el comporta-miento de un material frente al paso de corrien-te eléctrica, por lo que da

La resistividad es la resis-tencia eléctrica específica de cada material para oponerse al paso de una corriente eléctrica. Se de-signa por la letra griega rho minúscula ( ρ) y se mide en ohmios por me-

una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conduc-

tor.

Resistividad

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CORRIENTE, RESISTENCIA Y

FUERZA ELECTROMOTRIZ

Fecha de publicación

Corriente Eléctrica

GALARDON

La resistencia de un ma-terial depende directa-mente de dicho coefi-ciente, además es directa-mente proporcional a su longitud (aumenta con-forme es mayor su longi-tud) y es inversamente proporcional a su sec-ción transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o

sección transversal).

D e s c u b i e r t a por Georg Ohm en

1827, la resistencia eléc-trica tiene un parecido c o n c e p t u a l c o n la fricción en la física me-cánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unida-

des es el ohmio (Ω).

Resistencia eléctrica es toda oposición que en-cuentra la corriente a su paso por un circuito eléc-trico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las car-gas eléctricas o electro-nes. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una car-ga, resistencia u obstácu-lo para la circulación de

la corriente eléctrica.

Como ejemplo, un mate-rial de 1 m de largo por 1 m de ancho por 1 m de altura que tenga 1 Ω de resistencia tendrá una re-sistividad (resistencia es-pecífica, coeficiente de resistividad) de 1 Ω•m . Cálculo experimental de la resistividad de un me-

tal

resistencia de un ma-terial puede definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que atraviesa dicha

resistencia, así:

Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de poten-cial en voltios e I es la intensidad de corrien-

te en amperios.

También puede decirse

Resistencia

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Para su medición, en la práctica existen diver-sos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmnímetro. Ade-más, su cantidad recí-proca es la conductan-

cia, medida en Siemens.

Además, de acuerdo con la ley de Ohm la

eléctrico. Con carácter general puede explicarse por la existencia de un

campo electromotor

cuya circulación,

define la fuerza electro-

motriz del generador.

Se define como el trabajo que el generador realiza para pasar por su interior l a u n i d a d de carga positiva del polo negativo al positivo, divi-dido por el valor en Cu-

lombios de dicha carga.

Esto se justifica en el he-cho de que cuando circu-

La fuerza electromotriz(FEM) es toda causa ca-paz de mantener una diferencia de poten-cial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado. Es una caracte-rística de cada generador

que "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor es directa-mente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcio-

nal a su resistencia"

Según sea la magnitud de esta medida, los materia-les se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materia-les en los que, en deter-

minadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denomina-do superconductividad, en el que el valor de la resistencia es práctica-

mente nulo.

gativo al cual llega) a otro de mayor potencial (el polo positivo por el cual

sale).

La FEM se mide en voltios, al igual que

el potencial eléctrico.

la esta unidad de carga por el circuito exterior al generador, desde el polo positivo al negativo, es n e ce s a r i o re a l i z a r un trabajo o consumo de energía (mecánica, quími-ca, etcétera) para trans-portarla por el interior desde un punto de me-nor potencial (el polo ne-

Fuerza Electromotriz y Circuitos

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GALARDON

Causas de la Fuerza Elec-

tromotriz.

Las causas de la Fuerza electromotriz son di-versas, pero en cual-quiera de ellas se gene-ra una fuerza eléctrica que es capaz de mover

cargas eléctricas

c) Fuentes de Fuerza Electromotriz variable no alterna. En este caso la corriente producida es variable, por ejemplo: el encendedor piezoeléctri-co de la cocina produce una descarga eléctrica en el aire variable en intensi-dad y de muy corta dura-

ción.

dentro de un intervalo relativamente grande. Ejemplo de este tipo de fuentes se muestran en

las fotografías siguientes.

b) Fuentes de Fuerza Electromotriz alterna (C.A) como los genera-dores eléctricos de los carros que son los encar-gados de proporcionar electricidad, cuando el vehículo está en funcio-namiento o como las

plantas generadoras de electricidad doméstica. Se diferencian de los ante-riores por que la corrien-te que producen es varia-ble en el tiempo, no sólo en magnitud sino también de dirección. Su funciona-miento esta apoyado en el principio de las Co-rrientes Inducidas descu-bierto por Faraday. En la figura siguiente se mues-tra una manera de indu-cir corrientes eléctricas

alternas.

vo: (bombillo, aparato eléctrico); Interruptor o switch (apagador, enchu-fe). Con el cursor pue-des identificar las partes

en la imagen.

Los tipos de circuitos

eléctricos son:

Un circuito eléctrico es el recorrido de la electri-cidad a través de un con-ductor, desde la fuente de energía hasta su lugar de consumo. Las partes de un circuito eléctrico son: Fuente de energía (pila, batería, enchufe); Conductor: cable; Fuente de consumo o dispositi-

Circuito abierto: cuando el recorrido no es conti-nuo, el conductor no está completo porque el interruptor o switch está desconectado, cortando

el paso de la corriente.

Circuitos

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Tipos de Fuentes de Fuerza electromotriz. Dependiendo del tipo de corriente eléctrica que pueden producir se clasi-

fican en tres tipos:

a) Fuentes de Fuerza Electromotriz directa (C.D ) como las pilas, acumuladores, baterias solares y otros que se mencionaran más adelan-te. En este caso la co-rriente que producen es de un valor constante

Circuito cerrado: cuando el recorrido es continuo y el inte-rruptor está conec-tado, cediendo el pa-

so de la corriente.

Energía y Potencia en Circuitos Eléctricos

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Las cargas eléctrica que constituyen una corriente eléctrica pasan de un punto que tiene mayor potencial eléctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia de potencial, llamada también voltaje o tensión entre los extre-mos de un conductor, se

necesita un dispositivo llamado generador (pilas, baterías, dinamos, alter-nadores...) que tome las cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas eléctricas por un conductor constituye

una corriente eléctrica.

Se distinguen dos tipos

de corrientes:

Corriente continua: Es aquella corriente en don-de los electrones circulan en la misma cantidad y sentido, es decir, que flu-ye en una misma direc-ción. Su polaridad es inva-riable y hace que fluya una corriente de ampli-

tud relativamente cons-tante a través de una car-ga. A este tipo de corrien-te se le conoce como co-rriente continua (cc) o co-rriente directa (cd), y es generada por una pila o

batería.

Este tipo de corriente es muy utilizada en los apara-tos electrónicos portátiles que requieren de un volta-je relativamente pequeño.

Generalmente estos apa-ratos no pueden tener cambios de polaridad, ya que puede acarrear daños

irreversibles en el equipo.

Corriente alterna: La co-rriente alterna es aquella que circula durante un tiempo en un sentido y después en sentido opues-to, volviéndose a repetir el

GALARDON

La potencia en vatios (W) o kilovatios (kW) de to-dos los aparatos eléctri-cos debe figurar junto con la tensión de alimentación en una placa metálica ubi-cada, generalmente, en la parte trasera de dichos

equipos.

En los motores, esa placa se halla colocada en uno

de sus costados y en el

La energía consumida por un dispositivo eléc-trico se mide en vatios-h o r a ( W h ) , o en kilovatios-hora (kWh). Normalmente las empre-sas que suministran ener-gía eléctrica a la industria y los hogares, en lugar de facturar el consumo en vatios-hora, lo hacen en

kilovatios-hora (kWh).

caso de las bombillas de alumbrado el dato vie-ne impreso en el cristal

o en su base.

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mismo proceso en forma constante. Su polaridad se invierte periódicamen-te, haciendo que la co-rriente fluya alternativa-mente en una dirección y luego en la otra. Se cono-ce en castellano por la abreviación CA y en in-

glés por la de AC.

Este tipo de corriente es la que nos llega a nues-

tras casas y sin ella no po-dríamos utilizar nuestros artefactos eléctricos y no tendríamos iluminación en nuestros hogares. Este tipo de corriente pue-de ser generada por un alternador o dina-mo, la cual convierten energía mecánica en

eléctrica.

es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es de-c i r, l a c a n t i d a d de energía entregada o absorbida por un ele-mento en un tiempo de-terminado. La unidad en el Sistema Internacional d e U n i d a d e s e s

el vatio (watt).

Cuando una corriente eléctrica fluye en cual-quier circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecá-nico o termodinámico. Los dispositivos convier-ten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescen-te), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz)

o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células foto-eléctricas. Por último, se puede almacenar quími-

camente en baterías.

Potencia

Amperímetro: instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corrien-

te que está circulando por un circuito eléctrico.

Campo Eléctrico: es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propieda-

des de naturaleza eléctrica.

Circuito Integrado: estructura de pequeñas dimensiones de material semicon-ductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabri-can circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está pro-

tegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica

Circuito: red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales co-mo resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconduc

tores) que contiene al menos una trayectoria cerrada.

Compuerta Lógica: dispositivo electrónico con una función booleana. Suman, multiplican, niegan o afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neu-

mática. Son circuitos de conmutación integrados en un chip.

Condensador: dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de

almacenar energía sustentando un campo eléctrico.

Corriente Eléctrica: flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre

un material.

Cortocircuito: Se denomina cortocircuito al fallo en un aparato o línea eléctrica por el cual la corriente eléctrica pasa directamente del conductor activo o fase al neutro o tierra en sistemas monofásicos de corriente alterna, entre dos fases o igual al caso anterior para sistemas polifásicos, o entre polos opues-

tos en el caso de corriente continua .

Glosario

Página

GALARDON Página

Diferencia de Potencial: es una magnitud física que cuantifica la diferencia

de potencial eléctrico entre dos puntos.

Energizado: Se dice de lo que energiza [magnetizar el núcleo de una bobina electro-

magnética haciendo circular una corriente eléctrica]

Fase: indica la situación instantánea en el ciclo, de una magnitud que varía cíclicamen-te, siendo la fracción del periodo transcurrido desde el instante correspondiente al

estado tomado como referencia.

Fuente de Alimentación: dispositivo que convierte la corriente alterna (CA), en una o varias corrientes continuas (CC), que alimentan los distintos circuitos del aparato

electrónico al que se conecta (computadora, televisor, impresora, router, etcétera).

Fuerza Electromotriz: es toda causa capaz de mantener una diferencia de poten-cial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en

un circuito cerrado. Es una característica de cada generador eléctrico.

Neutro:

Se aplica al cuerpo que tiene la misma cantidad de electricidad positiva y negativa.

Ohmímetro: es un dispositivo que sirve para medir resistencias.

Potencia Eléctrica: es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo

determinado.

Protoboard:

es un tablero con orificios conectados eléctricamente entre sí, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para

el armado y prototipado de circuitos electrónicos y sistemas similares.

Glosario

Semiconductor: elemento que se comporta como un conductor o como un aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléc-trico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del am-

biente en el que se encuentre .

Shunt: es una carga resistiva a través de la cual se deriva una corriente eléctrica.

Tierra: se emplea en las instalaciones eléctricas para llevar a tierra cualquier de-rivación indebida de la corriente eléctrica a los elementos que puedan estar en contacto con los usuarios (carcasas, aislamientos, etc.) de aparatos de uso nor-mal, por un fallo del aislamiento de los conductores activos, evitando el paso

de corriente al posible usuario.

Voltímetro: es un instrumento que sirve para medir la diferencia de poten-

cial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

Glosario

Página

Si física electromagnética quieres estudiar, aquí, en esta revista lo encontraras..!

GALARDON Página

s e m i c o n d u c t o r x d g b g m d v

n s j s p s d C I v P c i r c u i t o n V

O g k x s r t I n h R c a m p o b q k m V

I h A y A p l R t g O e l e c t r i c o t

C Y m S C Z C E f t a s e c v t h n u I

A O P L I A O U g D O s f b y h ji o e C m

t t E P R E h I R S B o d a z i g r e n E

n I R I t R m t A V O E f t b n u i l ñ t

E U I m C V I O D U A f a e r d r t b J r

m C m n E h m J o W R c t y v d e r h J O

I R E C L D E L k a D l j h f r x s x S S

L I t V E n t c o r r i e n t e a s d h

A C R R A K R e l e c t r i c a x f t B U

E O o D I Ñ O a s d f g h h j k l ñ p V n

D t u S C K J n e u t r o q w e r t y U t

E R Y f n E C v b n m ñ k j a r r e i t h

t O n h E d i f e r e n c i a d e A s d h

n C B e t g s D w o y j p o t e n c i a L

E E s J O c o n d e n s a d o r m e u i P

U a i t P c o m p u e r t a l o g i c a Z

f u e r z a e l e c t r o m o t r i z c x

11Circuito 2. Campo eléctrico 3. Corriente eléctrica 4. Semiconductor 5. Compuerta lógica 6. Corto circuito

7. Ohmímetro 8. Shunt 9. Protoboard 10. Condensador 11. Fuerza electromotriz 12. Diferencia de potencial

13. Potencia eléctrica 14. Fuente de alimentación 15. Energizado 16. Amperímetro 17. Voltímetro

18. Fase 19. Tierra 20. Neutro 21. Circuito integrado

Llevamos la sopa de letras a otro nivel!

Intenta no confundirte y busca bien las palabras…. Suerte ;)

2015 AÑO DE NUE-

VAS TECNOLOGIAS

En este nuevo año el hombre ofrece tecno-logías de mejor calidad y servicios a través de las redes, con mejoras en todo el siste-

ma, aplicaciones y de mas.

Lo mejor es que estará a disposición de to-

do el mundo..

Aprovecha !!