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21-6-2015

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

INTEGRANTES:

CHVEZ ALBITES TALIA LEN CORNEJO CARLA ROJAS RODRIGEZ CHRYSTEL

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INTRODUCCIN

Antes de que las sociedades modernas tuvieran sistemas de energa basados en

el uso del carbono, petrleo y otros combustible fsiles, la nica forma accesible

de energa era el uso de energas renovables, se usaba la energa del viento para

impulsar los barcos, la energa de los ros para impulsar molinos, la energa de los

animales para el transporte.

Tras la aparicin del petrleo como combustible, y las sorprendes mquinas, tras

la revolucin industrial, nunca se pens, cuantas consecuencias ocasionara con

el tiempo el uso irracional de las fuentes convencionales de energa. En la

actualidad, y tras la severa realidad de la creciente contaminacin y el estado en

el que se encuentra nuestro planeta, los porqu y la busqueda de culpables se a

dejado de lado, pues la gravedad del asunto a abierto ideas de solucin, siendo

una de ellas, la busqueda inmediata de nuevas fuentes de energa que no sean

convencionales, es as que nuestro enfoque se direcciona a un solo punto: los

biocombustibles, la bionerga y especificamente, el BIODISEL.

La bionerga se define como la energa que sale de la biomasa.Es decir es la

energa producida a partir de materiales orgnicos. Estos materiales orgnicos

pueden tener su origen en cultivos energticos, residuos orgnicos, excremento

de animales, grasas, productos y subproductos pesqueros y aceites de origen

vegetal o animal.La bionerga se enfoca en lo el biocombustible y de l deriva el

biodisel, que tienen como una de sus materias primas, los frutos vegetales.

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Amrica Latina, produce una amplia variedad de frutos vegetales.Teniendo en

cuenta el costo, la cantidad y la produccin, en esta oportunidad se ha escogido

como tema, Aceite de Palma como materia prima de produccin de biodisel, dado

que el aprovechamiento de la Palma es completo y su consumo como producto

alimenticio, no tiene una demanda elevada, ya que sembrar hectreas para

obtener frutos para uso de combustible y no para alimentar al hombre, no tiene

una explicacin sustentable-

El OBJETIVO esencial de este trabajo, es dar a conocer el proceso de como se

obtiene el biodisel a partir del Aceite de Palma, como una opcin ms a la

busqueda de fuentes de energa limpia. El desarrollo del tema y del objetivo es

bsicamente terico, se presentan conceptos claros que permiten el

entendimiento de la conversin de aceite de Palma a biodisel y como es que se

encuentra y que tan difundido es el tema de biodisel en nuestro continente. Son

veinte paginas de informacin recopilada, libros, revistas, pginas de internet,

tiempos de resumen y todo los medios para dar a conocer de lleno esta difundida

fuente de energa.

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2. Marco Terico

2.1. Definicin del Biodisel

El biodisel es un biocarburante lquido producido a partir de los aceites

vegetales y grasas animales, siendo la colza, el girasol y la soja las materias primas

ms utilizadas para este fin. Las propiedades del biodisel son prcticamente las

mismas que las del gasleo (disel) de automocin en cuanto a densidad y nmero

de cetano. Adems, presenta un punto de inflamacin superior. Por todo ello, el

biodisel puede mezclarse con el gasleo para su uso en motores e incluso sustituirlo

totalmente si se adaptan stos convenientemente.(1)

La transesterificacin o alcohlisis(Figura I) es la reaccin qumica ocurrida

entre los aceites(triacilglicridos) y un alcohol (comnmente metanol,etanol, propano

o butanol) para producir glicerol y alquil steres de cidos grasos , los cuales son

conocidos como biodisel.(2)

Figura I. Reaccion general de transesterificacin.Los

catalizadores pueden ser lcalis,cidos o enzimas (lipasas).(2)

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2.2 Biodisel como fuente de energa no convencional.

Estudios han demostrado que el biodisel reduce substancialmente la emisin

de la mayora de gases y partculas contaminantes de la atmsfera ( TABLA I ).

TABLA I: Variacion de las emisiones contaminantes del biodisel

respecto al disel convencional.(3)

Nota: En rojo, agentes contaminantes en los que el biosiesel produce

mayores emisiones que el diesel.

El biodisel puede ser usado en su forma pura (B100) o puede ser combinado

con el petro-diesel a cualquier concentracin en la mayora de la maquinaria disel

moderna. La mayor lubricidad del biodisel en comparacin con el disel convencional

es una ventaja que contribuye a la larga vida del inyector de combustible. Otras

ventajas que se pueden notar es la reduccin del ruido en el motor y mayor facilidad

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en el inicio de la combustin. Las ventajas son proporcionales a la cantidad de

biodiesel usado en tu motor. El biodiesel ayuda a que el motor corra de una manera

ms limpia y que el aceite se mantenga ms limpio. (4)

Sin embargo, hay dos procedimientos de mantenimiento muy importantes que

se tiene que tener en cuenta para que el motor queme biodisel exitosamente:

1. Dependiendo del ao del modelo, es posible que sea necesario cambiar las

lneas de combustible.

2. Usar filtros de combustible adicionales. (4)

La combustin del biodisel produce menos humo visible y menos olores

nocivos que el disel derivado del petrleo. El aprovechamiento del biodisel puede

entonces contribuir a disminuir la polucin del aire y los riesgos a la salud publica

relacionados con ella , especialmente en grandes ciudades afectadas por la

contaminacin producida por el transporte automotor.(3)

En zonas rurales aisladas como la selva Amaznica , el biodisel , puede ser

utilizado para abastecer generadores disel para la produccin de electricidad y

tambin para embarcaciones de transporte fluvial , con la ventaja de ser un

combustible inofensivo para ambientes acuticos.(3)

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2.3. Produccin en el mundo.

La idea de usar aceites vegetales como combustible para los motores de

combustin interna data de 1895, cuando el Dr.Rudolf Diesel desarrollaba su motor.El

Ing.Diesel usaria aceite de man como combustible.(3)

La razn por la cual no se puede usar aceites vegetales directamente en los

motores es por su mayor viscosidad.La quimica proporciona una solucin para

disminuir esta viscosidad: la transesterificacin.(3)

La idea de Disel cobra fuerza nuevamente a finales del siglo XX, bajo la forma

de biodiesel, e impulsado, principalmente, por preocupaciones ambientales

relacionadas con el cambio climtico y la necesidad de encontrar alternativas al uso

de combustibles fsiles.(3)

La Unin Europea, con una produccin de 8,812 millones de litros (ML) en el

2008, es el lider mundial en la industria del biodiesel y se estima que lo seguir siendo

durante la dcada prxima. Alemania encabeza la lista de pases

productores(3,203ML) , seguido por EUA(3,182 ML), Francia (2,063 ML) e Italia (676

ML); pases en desarrollo tales como Malasia,China,Brasil , Colombia , Argentina e

Indonesia, son prometedores en la industria del biodiesel.(2)

En Estados Unidos la mayor parte del biodiesel se produce a partir de aceite de soya.

En el suroeste asitico, donde se encuentran los mayores productores

mundiales de la palma aceitosa -al igual que en Colombia- el empleo del biodiesel

ha ido en incremento.

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2.4. Biodisel a partir del Aceite de Palma

2.4.1. El Aceite de Palma

El aceite de palma es extrado de la palma africana o palmera tropical, la cual

que crece en climas clidos en la franja ecuatorial de la Tierra y puede llegar a crecer

hasta 8,3 - 20 metros de altura. Se puede obtener aceite de dos fuentes: del fruto (aceite

de palma) y de la almendra (aceite de almendra/palmiste). Ambos tienen propiedades

fsicas y qumicas diferentes. El ciclo de produccin comienza en el tercer ao y alcanza

el mximo de produccin entre los siete y diez aos. Su aceite puede ser utilizado para

diversos productos (aceites, margarinas, jabones, entre otros). Sin embargo, su

demanda ha aumentado significativamente, ya que se puede emplear como materia

prima para la produccin de biodisel a un buen costo y rendimiento. (5)

Por su composicin fsica, el aceite de palma puede usarse en diversas

preparaciones sin necesidad de hidrogenarse, proceso mediante el cual se forman los

trans, indeseables cidos grasos precursores de enfermedades como la diabetes y los

cardiovasculares, entre otras. Actualmente, es el segundo aceite ms consumido en el

mundo y se emplea como aceite de cocina, para elaborar productos de panadera,

pastelera, confitera, heladera, sopas instantneas, salsas, diversos platos congelados

y deshidratados, cremas no lcteas para mezclar con el caf. A su vez, los aceites de

palma y palmiste sirven de manera especial en la fabricacin de productos oleoqumicos

como los cidos grasos, steres grasos, alcoholes grasos, compuestos de nitrgeno

graso y glicerol, elementos esenciales en la produccin de jabones, detergentes,

lubricantes para pintura, barnices, gomas y tinta. En los ltimos tiempos ha venido

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tomando fuerza su utilizacin como biocombustible. El biodisel en la actualidad

es una nueva alternativa para la utilizacin del aceite de palma como materia

prima de otros productos. (6)

Obtencin del aceite de la Palma

El procesamiento de los frutos de la palma de aceite se lleva a cabo en la planta

de beneficio o planta extractora. En ella se desarrolla el proceso de extraccin del aceite

crudo de palma y de las almendras o del palmiste.

El proceso consiste en esterilizar los frutos, desgranarlos, macerarlos, extraer el aceite

de la pulpa, clarificarlo y recuperar las almendras del bagazo resultante.

De las almendras se obtienen dos productos: el aceite de palmiste y la torta de palmiste

que sirve para alimentos animal.

Al fraccionar el aceite de palma se obtienen tambin dos productos: la olena y la

estearina de palma. La primera es lquida en climas clidos y se puede mezclar con

cualquier aceite vegetal. La otra es la fraccin ms slida y sirve para producir grasas,

principalmente margarinas y jabones. Las propiedades de cada una de las porciones del

aceite de palma explican su versatilidad, as como sus numerosas aplicaciones. (7)

La palma de aceite es la planta oleaginosa ms productiva del planeta, lo que la

convierte en la ms interesante para la produccin de biodiesel. Su rendimiento es diez

veces mayor que el de la soja. (8)

La TABLA II muestra el rendimiento del aceite de palma comparndolo con la de otras

oleaginosas.

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TABLA II. Rendimiento de producto y aceite de varias oleaginosas

2.4.2. Produccin de Aceite de Palma en Amrica Latina

En la Figura II muestra como la palma aceitera se produce casi en la misma proporcin

que la soya.

FUENTE: Informacin disponible en: http://www.cdigital.uv.mx.htm

Figura II: Porcentaje de produccin mundial de oleaginosas

2010

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En Amrica Latina los principales productores de aceite de Palma son: Colombia,

Brasil, Ecuador y Costa Rica, otros, como Per, Guatemala y Honduras tienen una

produccin inferior a los pases antes mencionados. A continuacin se tratar de los

principales puntos de inters en los principales pases de produccin.

COLOMBIA:

Colombia es el primer productor de palma de aceite en Amrica Latina y el

cuarto en el mundo. Tiene como fortaleza un gremio que cuenta con slidas

instituciones, ya que desde 1962 fue creada la FEDEPALMA.

La expansin del cultivo ha mantenido un crecimiento sostenido. A mediados de la

dcada de los sesentas, existan 18 mil hectreas en produccin y hoy existen ms

de 220 mil hectreas en 73 municipios del pas, distribuidos en cuatro zonas

productivas, como se muestra en la Figura III.

Figura III: Distribucin de la superficie de palma

aceitera por zona (2001-2008)

FUENTE: FEDEPALMA 2009.

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BRASIL:

El aceite de palma es comercializado mundialmente, debido a que sus

caractersticas organolpticas lo hacen ideal para la industria alimenticia.

Actualmente presenta un gran potencial de expansin en Brasil, ya que su

produccin no logra atender la demanda, por lo que se debe importar. Cabe

destacar que las reas con mayor potencial se encuentran en la regin de la

Amazonia legal, la cual presenta serias restricciones por ser un cultivo extensivo.

(9)

Como los dems cultivos oleaginosos, la tendencia de la superficie

cultivada y produccin en los ltimos aos ha sido creciente, particularmente en

los ltimos tres aos, seguida de un impresionante incremento en sus precios a

partir del 2006, tal como se muestra en la Figura IV y Figura V.

Figura IV: Evolucin de la produccin de aceite de palma

en el periodo 1961-2007 ((FUENTE: CNPE)

pa

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ECUADOR:

Con respecto a la produccin de aceite de palma, el pas cuenta con

capacidad instalada para producir palma africana (ventaja natural) y capacidad

industrial creciente para procesarlo en aceite. El Ecuador es el segundo pas

productor de aceite de palma en Amrica Latina despus de Colombia.

Por otra parte, Ecuador cuenta con condiciones climatolgicas ptimas

para el cultivo de palma aceitera. El rea plantada, la produccin y la capacidad

de procesamiento se encuentran en expansin y se dispone de excedentes

exportables crecientes (43% de la produccin de aceite en el 2007). (10)

COSTA RICA:

El cultivo de palma aceitera se ha arraigado a la estructura socio-productiva

de Costa Rica, pues desde la dcada de los cincuentas hasta el presente, la

superficie de siembra ha tenido un significativo y sostenido crecimiento (tasa

Figura V: Evolucin de los precios de palma aceitera en

los perodos 2001-2002/ 2007-2008 (FUENTE: CNPE)

pa

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media anual de 6,3% para el perodo (2001 2007) y ha contribuido con mltiples

oportunidades para el desarrollo rural y agroindustrial.

Para el perodo comprendido entre el 2001 y el 2007, la superficie de cultivo

y la produccin de fruta fresca de palma aceitera mostraron una tasa media anual

de crecimiento del 6,3% y 4,4%, respectivamente, conforme se presenta la

TABLA IV.

TABLA IV. Produccin de Palma y aceite de Palma en Costa Rica

La estructura agrcola de la palma aceitera en Costa Rica evidencia que el

sector cooperativo mantiene una significativa participacin en la superficie total de

siembra, de tal manera que para el ao 2006, esta forma organizativa

agroempresarial mantuvo un 23% del total de las plantaciones y se estima que

podra haber beneficiado a 1189 familias en diferentes comunidades rurales, as

se muestra en la TABLA IV. (11)

Notas: 1/ Rendimiento sobre la superficie de plantaciones en produccin, estimada

en un 92% con respecto a la superficie total de siembra (en desarrollo y produccin).

Escobar y Peralta (2008). Ponencia presentada en la conferencia internacional sobre

la investigacin & las oportunidades educativas en la produccin de cultivos para

biocombustibles.

2/ ACP= aceite crudo de palma

FUENTE: SEPSA (2008)

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TABLA V. Estructura Agrcola de la palma aceitera en el 2006

2.4.3. Proceso para la obtencin de biodiesel a partir de Aceite de Palma.

Una vez obtenida la materia prima, el proceso de fabricacin resulta

bastante sencillo desde el punto de vista tcnico. El aceite se somete a un proceso

denominado transesterificacin en los que se hidrolizan los enlaces ster de los

triglicridos, obteniendo nuevos steres con los cidos grasos liberados en la

hidrlisis y un alcohol sencillo que se utiliza como reactivo. El proceso se realiza

mediante un catalizador (NaOH o KOH),a una temperatura moderadamente de 60

C. Por ejemplo, a partir de una tonelada de aceite, 156 kg de metanol y 9.2 kg de

potasa, se pueden obtener aproximadamente 956 kg de biodiesel, y 178 kg de

glicerina sin refinar, adems de recuperar el 15% del metanol alimentado.

a) La reaccin de transesterificacin: se desarrolla en una porcin molar de

alcohol a triglicrido 3:1.el triglicrido es el principal componente del aceite

vegetal, la formacin de la base de glicerina, inmiscible con los esteres

alqulicos juega un papel importante en el desplazamiento de la reaccin a la

derecha, alcanzando conversiones muy cercanas al 100%.(figura VI)(12)

Sector Superficie de siembra (ha) Participacin Familias

Privado 20482 40% 2605

Cooperativas 11898 23% 1189

Independientes 19960 37% 705

Total 52700 100% 4499

FUENTE: Escobar y Peralta (Costa Rica-2008)

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Esta reaccin se lleva a cabo realmente en forma secuencial por medio de los pasos

siguientes :segn la (figura XII)(12)

figura VI.reaccin de transesterificacin .

fu FUENTE: Obtencin De Biodiesel A Partir De Aceite de Palma:

http://cdigital.uv.mx/bitstream/12345678/917/1/Eladio%20Daniel%20Aquino%20Chan.pdf

figura XII.Reacin reversible para la obtencion de Biodiesel y glicerina.

FUENTE: Obtencin De Biodiesel A Partir De Aceite de Palma.

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Para garantizar que la reaccin se complete, es decir que toda la triolina se

transforme en biodiesel se agrega del 60 al 100% de exceso de metanol.

La cantidad de catalizador que se debe agregar es de 1% del peso de aceite

b) Reacciones secundarias

Los glicridos y alcohol deben ser anhidros para evitar que se produzca la

formacin de jabn (saponificacin) y tambin los triglicridos deben tener baja

proporcin de cidos grasos para evitar que se neutralicen con el catalizador y

formen jabones,estas reacciones serian:Reacciones de saponificacin,

Reacciones de neutralizacin de cidos libres.(12)

C) Reacciones de esterificacin de cidos grasos

La produccin de biodiesel es la transesterificacin, sin embargo la

esterificacin se viene aplicndolo junto con sta, con el objetivo de aprovechar el

subproducto de cidos grasos y producir as mismo el biodiesel. figura.VIII(12)

figura.VIII.Esterificacin de acidos grasos

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PROCESO

1alimentacin: Es importante resaltar que durante toda la explicacin referente al

proceso se referir a FAME metil ster, en los respectivos balances de materia

el FAME est representado por la corriente de ster.(13)

En sta etapa el metanol y aceite vegetal se alimentan en una relacin molar

estequiomtrica (3:1, respectivamente). La corriente 10 de recirculacin provee un

exceso de metanol necesario para mantener el equilibrio termodinmico hacia

productos.

figura IX: alimentacin(metanol , triglicridos y catalizadores)

FUENTE: Produccin de Biodiesel. Instituto Politcnico Nacional.

www.riieeme.mx/docs/tesismoraymabiodiesel2.pdf

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2. Seccin de reaccin.

La etapa de reaccin est constituida por dos reactores CSTR como se

muestra a continuacin.

Experimentalmente se ha observado que la conversin de aceite en

biodiesel con un catalizador alcalino se lleva a cabo en un periodo desde 30

minutos hasta 2 horas, a temperaturas cercanas a 60 C. Por ello, en este trabajo

se consideran tiempos de residencia en el reactor CSTR de 30 minutos a 2 horas.

Como los reactores disponibles son de una capacidad de 60 litros, el intervalo

estudiado del flujo de corriente de alimentacin fue de 0.4 a 1.6 L/min,

considerando una capacidad al 80% de volumen del reactor.figura X(13)

figura X.Proceso de reaccin en reactores CSTR.

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3.Recuperacin de metanol.

El exceso de metanol se recupera y recircula a la seccin de reaccin,

aprovechando que la volatilidad del metanol es mayor que la de los dems

componentes. El punto de ebullicin del metanol es 65C a 1 atmsfera de

presin, mismo que est por debajo del punto de ebullicin del Oleato de metilo

(aproximadamente 320 C a 1 atmsfera de presin) y del glicerol (300 C a 1

atmsfera de presin).

-En la Figura XI se observa la seccin de recuperacin de metanol y las corrientes

que involucra:(13)

Figura XI.Recuperacin de metanol(recirculado)

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4.-Seccin de lavado.

El propsito de esta etapa es la separacin de biodiesel del glicerol

utilizando una extraccin lquida por contacto en contracorriente con agua,

aprovechando que el biodiesel es inmiscible en agua. Esta seccin se representa

con un extractor como se muestra en la Figura XII.(13)

Para el agua que es empleada como lquido extractor la nica especificacin inicial

es una temperatura de 25 C.

5. Purificacin de biodiesel.

Se requieren purificacin del biodiesel por encima de 96,5% en peso; es

por esto que se busca obtener un producto con una calidad que permita colocarlo

dentro del intervalo de especificaciones establecidas.(13)

Mediante el proceso de destilacin se purifica el biodiesel, ver Figura XIII.

Figura XII.Proceso de Lavado (extraccin liquida)

Figura XII.

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2.4.4 Costo, rendimiento en la produccin de Biodiesel.

Para tener un conocimiento de los costos y rendimientos del aceite de palma en

los diferentes pases de Latinoamrica, se mostrarn cuadros y grficas

relacionadas en el anexo.

Figura XIII.Purificacin De Biodiesel

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2.4.5. Ventajas y desventajas del Biodisel.

Ventajas

Es una fuente de energa limpia, renovable, de calidad y econmicamente

viable, que adems contribuye a la conservacin del medio ambiente, por

lo que representa una alternativa a los combustibles fsiles.

Se trata de un combustible biodegradable, cuyo uso disminuye las

emisiones de gases de efecto invernadero y xidos de azufre. Tambin

reduce entre 60% y 90% la cantidad de hidrocarburos totales no quemados.

Econmicamente puede ser producido en un amplio rango de lugares tanto

rurales como urbanos y en diferentes escalas (pequeas para

autoconsumo o comerciales).

El contenido energtico de etanol es de 67% con respecto a aquel de la

gasolina, mientras que el biodiesel es de 90% en relacin con el del disel

proveniente del petrleo.

Es biodegradable. El biodiesel se degrada rpidamente, por lo que si

accidentalmente ocurriera algn derrame en aproximadamente 28 das

empieza a descomponerse evitando una catstrofe ecolgica.

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Desventajas

El proceso de fabricacin de Biodisel libera la glicerina, la cual todava

constituye un problema por su contenido txico (moderado) y

contaminante.

Aporta un 10% de xidos nitrosos a la atmsfera (lluvia cida) con respecto

a los combustibles fsiles.

Balance energtico. Un aspecto que todava es debatido en el mundo es si

el balance energtico del Biodisel es positivo. En la jerga de la produccin

de combustibles, se entiende por balance energtico la diferencia entre la

energa que produce un kilogramo de combustible (Biodisel en este caso)

y la energa necesaria para producirlo, lo cual incluye extraccin (cultivo,

en este caso), procesamiento, transporte, refinado entre otros.

3.Conclusiones

En el presente informe se dio a conecer la importancia del Aceite de Palma en la

obtencin de biodiesel , el proceso y la evolucin de la produccion de manera general en

todo el mundo especificamente en los paises de America Latina.

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4. Referencias bibliogrficas:

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