Seleccion Vehicular

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Taller de evaluaci Taller de evaluaci ó ó n energ n energ é é tica en tica en autotanques autotanques ING. LUIS ADRIÁN FERNANDEZ RAMÍREZ SELECCIÓN VEHÍCULAR

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Taller de evaluaciTaller de evaluacióón energn energéética en tica en autotanquesautotanques

ING. LUIS ADRIÁN FERNANDEZ RAMÍREZ

SELECCIÓN VEHÍCULAR

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objetivo

Mostrar la influencia de la selección de los elementos del tren motriz en el consumo de combustible

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Taller de evaluaciTaller de evaluacióón energn energéética en tica en autotanquesautotanques

• Antecedentes

• Definición

• Factores que determinan la selección

• La selección del vehículo

• Conclusiones

• Programa de selección de tren motríz

Temas

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Taller de evaluaciTaller de evaluacióón energn energéética en tica en autotanquesautotanques

antecedentesLa adquisición de un vehículo en México está basada en Las bases de licitación elaboradas por :

• recomendaciones comerciales

•preferencias personales

Por lo que la empresa requiere:

•elaborar criterios propios de selección. (Crear un comité de análisis que involucre a las áreas relacionadas)

•que los fabricantes suministren equipos hechos a la medida, para condiciones de operación particulares.

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antecedentes

LAS EMPRESAS DE TRANSPORTACIÓN EXITOSAS SON AQUELLAS QUE PLANEAN POR ADELANTADO.

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definición

• La selección vehicular es la acción de elegir de entre varios vehículos, el más apto para las condiciones previsibles en las que operará.

• Definiendo las características técnicas del vehículo a seleccionar para obtener un rendimiento mecánico y energético óptimo.

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Bases de la Selección del Tren Motriz

• Peso bruto vehicular máximo•Tamaño•Configuración vehicular

• Operaciones •Ruta de operación)•Itinerario•Pendiente crítica

• Desempeño del vehículo•Potencia•cadena cinemática

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la selección del vehículo

Para la selección de un vehículo, lo mas importante a considerar es la carga a transportar

• La carga es sólida, perecedera o fluida?• Peso y volumen de la carga.• Se espera que la conducción sea de

paradas continuas.• ¿Va disminuyendo la carga?• ¿Distancia a viajar, cargado o vacío?• Ruta, condición de la carretera, trafico,

pendiente y altitud.• Restricciones legales de peso y

dimensiones del vehículo.

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Determinando el tipo y dimensiones del chasis

Chasis convencional• Construcción estandarizada

• Mayor espacio para tanques de combustible, baterías y accesorios

• Costo inicial mas bajo (sin camarote)

• Cuarto de cabina mas espacioso con entrada/salida mas fácil y segura

• Mejor aerodinámica

• Menor mantenimiento en los sistemas de transmisión y dirección

• Longitud total mas corta

• Radio de giro mas corto (mejor maniobrabilidad en ciudad)

• Espacio mayor de carrocería (+carga)

• Un ángulo de visibilidad mayor

• Un menor costo cuando se requiere de camarote

• Máxima accesibilidad para el mantenimiento del motor y de la dirección

vs Cabina sobre el motor

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Determinando el tipo y dimensiones del chasis

Vehículo combinado o unidad independiente

Servicio con periodicidad regular

• A un tractor se le pueden adaptar varios semiremolques para estar en en continua operación

• Reducen el costo ton-km por viaje

• Recorridos cortos• No siempre se dispone

de una carga completa

• Velocidad y maniobrabilidad considerada al tipo de recorrido

• Menos equipo • Más tracción en

terreno suave

El tipo de equipo que será empleado depende completamente de las condiciones de operación

Combinación vehicular Unidad independiente

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Determinando el tipo y dimensiones del chasis y la carrocería

• Aunque la mayoría de los camiones pequeños están disponibles con carrocería, casi todos los camiones grandes o especializados se venden como chasis único.

• El chasis es adaptable a diversos tipos y estilos de carrocerías para favorecer la mercancía transportada.

• El tipo de equipo que será empleado depende completamente de las condiciones de operación

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factores que determinan la selección

• se deben analizar los requerimientos de los principales componentes del vehiculo.

1. tipo y medida del motor,

2. transmisión,

3. diferencial

4. llantas

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Determinando la potencia del vehículo

La demanda de potencia del vehículo será:

Las resistencias al movimiento del vehículo

•Resistencia aerodinámica

•Resistencia al rodamiento

•Resistencia por pendiente

*** Además de deben de considerar las pérdidas de potencia y energía en los accesorios

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Tractor convencional con paquete aerodinámico completo

2.5451 m de alto por 2.4028 m de ancho

Llantas de bajo perfil

Semiremolque convencional

PBV de 26900 kg

Asfalto Blacktop frío

Velocidad crucero de 85 km/h

calculo de resistencias (EJEMPLO)

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calculo de resistencias

La resistencia La resistencia aeaerrodinodináámicamica

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calculo de resistencias• La resistencia aerodinámica depende de:

• Velocidad del vehículo

• Dirección y velocidad del viento relativa al vehículo

• Area frontal del vehículo (relación ancho y alto)

• Forma del vehículo (Coeficiente de resistencia de arrastre)

CD x A x V3

81,492.5Ra = KW

CD x A x V3

156,929Ra = HP

Donde:

CD = coeficiente de arrastre aerodinámico

A = area frontal del vehículo en m2 Ft2

V = Velocidad en (km/h) Millas/hr

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calculo de resistencias

• La resistencia del aire de un vehículo es una función del tamaño y de la forma.

• El coeficiente de resistencia (CD) es definido por la forma del vehículo y cómo se mueve a través del aire.

• Cuanto mas aerodinámico es el vehículo, más bajo es el valor CD.

• Aunque existen los estándares de la prueba, es a veces más práctico utilizar los valores CD generalizados basados en las configuraciones típicas del vehículo enumeradas en la tabla siguiente

• Coeficiente de Arrastre

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calculo de resistenciasTipo de vehículo Sin Deflector de aire Con Deflector de aire Paquete aerodinamico completoCOE tractor/trailer - no trailers 0.65 0.55 0.48COE tractor/trailer tanker - 1 trailer 0.65 0.55 0.48COE tractor/trailer tanker - 2 trailers 0.76 0.66 0.59COE tractor/trailer dumper - 1 trailer 0.87 0.77 0.70COE tractor/trailer dumper - 2 trailers 0.93 0.83 0.76COE tractor/trailer log hauler - 1 trailer 0.72 0.61 0.53COE tractor/trailer log hauler - 2 trailers 0.84 0.73 0.65Conventional tractor/trailer - no trailers 0.69 0.59 0.53Conventional tractor/trailer van - 1 trailer 0.72 0.62 0.56Conventional tractor/trailer van - 2 trailers 0.83 0.73 0.67Conventional tractor/trailer tanker - 1 trailer 0.69 0.59 0.53Conventional tractor/trailer tanker - 2 trailers 0.80 0.70 0.64Conventional tractor/trailer dumper - 1 trailer 0.91 0.81 0.75Conventional tractor/trailer dumper - 2 trailers 0.97 0.87 0.81Conventional tractor/trailer log hauler - 1 trailer 0.76 0.65 0.58Conventional tractor/trailer log hauler - 2 trailers 0.88 0.77 0.70COE lowboy 0.60 0.60 0.55Conventional lowboy 0.65 0.65 0.60COE flatbed truck 0.60 0.60 0.55Conventional flatbed truck 0.65 0.65 0.60Straight dumper - no trailers 0.82 0.72 0.67Straight dumper - 1 trailer 0.87 0.77 0.72Straight van - no trailers 0.70 0.60 0.55Straight tanker - no trailers 0.65 0.55 0.50Straight tanker - 1 trailer 0.70 0.60 0.55Straight log hauler - no trailers 0.72 0.61 0.55Car hauler (empty) 0.70Car hauler (full) 0.85Table 1 Coeficientes de arrastre generalizados

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calculo de resistencias (EJEMPLO)

Tractor convencional con paquete aerodinámico completo 2.5451 m de alto por 2.4028 m de ancho

Llantas de bajo perfil

Semiremolque convencional

PBV de 26900 kg

Asfalto Blacktop frío

Velocidad crucero de 85 km/h

= 24.42 kW = 33.2 HPRa = 0.53 (2.5451)(2.4028)(85)3

81,492.5

CD x A x V3

81,492.5Ra =

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calculo de resistencias

La resistencia al rodamientoLa resistencia al rodamiento

Dirección del recorrido

Carga

Resistencia al rodamiento

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• Velocidad del vehículo

• Peso Bruto Vehicular

• Presión de inflado

• Tipo de construcción de la llanta (radial o convencional)

• Tipo de banda

• Temperatura

• Superficie de rodamiento

• Alineación de las ruedas y ejes

calculo de resistencias• La resistencia al rodamiento depende de:

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• La resistencia al rodamiento

21.7 lbf/in221.7 lbf/in2

36 lbf/in2

36 lbf/in2

calculo de resistencias

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calculo de resistencias

Donde:

SR = Factor de superficie de rodamiento listado en la tabla 1

M = PBV en Kg Lb

V = Velocidad del vehículo, km/hr Millas /hr

C1 = Coeficiente de resistencia al rodamiento estático listado en la tabla 2

C2 = Coeficiente de resistencia al rodamiento dinámico listado en la tabla 2

• La resistencia al rodamiento

Rr = SR x M x V x [C1 + (C2 x V)]

367,200KW

375,000

Rr = SR x M x V x [C1 + (C2 x V)] HP

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calculo de resistencias

Neumático Resistencia al rodamiento, C1 Resistencia al rodamiento, C2Bias Ply 6.36 0.03293Standard Radial Ply 3.50 0.03076Low Profile Radial 3.50 0.03076Wide Base Singles 3.03 0.03076High Tech Radial 3.15 0.03076

Table-3 Coeficientes de Resistencia al Rodamiento (Unidades métricas)

Superficie de rodamiento Factor de SuperficieConcreto alisado 1.0 Concreto gastado 1.2 Adoquinado 1.2 Asfalto Blacktop Frío 1.2 Asfalto Blacktop caliente 1.5 Suelo duro empacado 1.5 - 2.0 Grava empacada 2.0 Grava Suelta 7.5 Arena 12.0

Table-2 Factores de superficie de Rodamiento

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calculo de resistencias (EJEMPLO)

= 44.74 kW = 60.83 HPRr = 1.2 x 26 900 x 85 x [3.5 + (0.03076 x 85)]

375,000

SR x M x V x [C1 + (C2 x V)]

375,000Rr =

Tractor convencional con paquete aerodinámico completo 2.5451 m de alto por 2.4028 m de ancho

Llantas de bajo perfil

Semiremolque convencional

PBV de 26900 kg

Asfalto Blacktop frío

Velocidad crucero de 85 km/h

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calculo de resistencias

La resistencia por pendienteLa resistencia por pendiente

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Determinando la potencia del vehículo

El desempeño de una unidad en pendiente cuesta arriba es la prueba real de la potencia del vehículo. Este performance es conocido como gradeability (capacidad de ascenso en pendiente)

Gradeability se define como la capacidad de un camión de mantener una velocidad deseada en un grado de pendiente dado

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calculo de resistencias

• Un mínimo de Gradeability del 0.5% se recomienda a la velocidad de crucero del vehículo para las cargas menores o igual a 40,816 kg mínimo de PBV.

• Una Gradeability del 0.3% se recomienda a la velocidad de crucero del vehículo para las cargas que exceden 40,816 kg de PBV.

• A de la Gradeability 1,5% se recomienda a la velocidad del motor del máximo torque en el engranaje superior para las cargas menores de 40,816 kg de PBV

• Un mínimo de la Gradeability 1,0% se recomienda a la velocidad del motor en el máximo torque en el engranaje superior para las cargas mayores o igual a 40,816 kg

• Las nuevas configuraciones de PBV deben estar dentro de un cociente del engranaje de la configuración del componente, (100 r/min) a la velocidad del vehículo.

A través de la experiencia en pruebas de campo, las pautas siguientes se han establecido para los usos del vehículo en carretera:

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Donde:

V = Velocidad del vehículo en Km/hr Millas/hr

M = masa del vehículo en Kg Lb

G = Grado de pendiente (ejemplo 3% = 3)

calculo de resistencias• La resistencia por pendiente

V x M x G36,720

Rp = KW

• La resistencia por pendiente

V x M x G37,500

Rp = HP

3%

100 m

3 m

% de pendiente = 3/100

Pendiente = 0.03 o 3%

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= 31.13 kW = 42.40 HP

85 x 26900 x 0.5

36,720Rp =

calculo de resistencias (EJEMPLO)

V x M x G

36,720Rp =

Tractor convencional con paquete aerodinámico completo 2.5451 m de alto por 2.4028 m de ancho

Llantas de bajo perfil

Semiremolque convencional

PBV de 26900 kg

Asfalto Blacktop frío

Velocidad crucero de 85 km/h

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Pérdidas de potencia y energía en los accesorios

calculo de resistencias

Otra porción de la energía a

la salida del motor va a la

operación de accesorios,

tales como el alternador, el

compresor de aire, el aire

acondicionado, el ventilador

del motor, etc.

Las pérdidas de potencia de estos accesorios se pueden

combinar con pérdidas de la eficacia en el tren motriz y

cuantificar en el factor del tren motriz y del accesorio.

Enumerado en tablas siguientes

Una porción de la energía a la

salida del motor va a la

resistencia al rodamiento, a la

resistencia del aire, y a la

resistencia por pendiente.

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Pérdidas de potencia y energía en los accesorios

calculo de resistencias

Directo SobremarchaEje motriz Con aire acondicionado Sin aire acondicionado Con aire acondicionado Sin aire acondicionadoSencillo 1.09 1.10 1.10 1.11Tandem 1.10 1.12 1.11 1.13

Tabla 4 Factores de Driveline y Accessorios a Torque Máximo

(Última relación, Motor @ 1200 r/min)

Directo SobremarchaEje motriz Con aire acondicionado Sin aire acondicionado Con aire acondicionado Sin aire acondicionadoSencillo 1.14 1.16 1.15 1.18Tandem 1.16 1.18 1.17 1.20

Tabla 5 Factores de Driveline y Accessorios a velocidad gobernada del motor

(Última relación, Motor @ velocidad gobernada)

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Potencia = Ra + Rr + Rp = 33.2 + 60.83 + 42.4 = 136.43 HP

Potencia = (136.43) 1.2 = 163.71 HP

Perdidas por accesorios de la tabla 5 se tiene que el factor es 1.2

calculo de resistencias (EJEMPLO)Tractor convencional con paquete aerodinámico completo 2.5451 m de alto por 2.4028 m de ancho

Llantas de bajo perfil

Semiremolque convencional

PBV de 26900 kg

Asfalto Blacktop frío

Velocidad crucero de 85 km/h

Ra Rr

Rp

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•Las características del motor (curvas de torque , potencia y consumo específico)

•Transmisión (El tipo de caja de velocidad, no de velocidades y diagrama de velocidades)

•El paso de diferencial

•Llantas

Seleccionar la cadena cinemática adaptada al uso de las unidades

La cadena cinemática del vehículo incluye:

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•La velocidad del vehículo esta en función de:

V= velocidad en km/h

n = régimen del motor en r.p.m.

c = medida de las llantas en rev/km

Rc = Relación de la caja de velocidad

Rd = Relación del paso de diferencial

Seleccionar la cadena cinemática adaptada al uso de las unidades

V =

n x 60

C x Rc x Rd

Rc x Rd =

n x 60

C x V

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Seleccionar la cadena cinemática adaptada al uso de las unidades

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900

1a baja 0.0 0.2 0.4 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.3 3.5 3.7 3.9 4.1

2a baja 0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.6 2.9 3.2 3.5 3.8 4.1 4.4 4.7 5.0 5.3 5.6

3a baja 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.3 3.7 4.1 4.5 4.9 5.3 5.7 6.1 6.5 6.9 7.3 7.7

4a baja 0.0 0.6 1.1 1.7 2.3 2.8 3.4 4.0 4.5 5.1 5.7 6.2 6.8 7.4 7.9 8.5 9.1 9.6 10.2 10.8

5a baja 0.0 0.8 1.6 2.4 3.2 4.0 4.8 5.5 6.3 7.1 7.9 8.7 9.5 10.3 11.1 11.9 12.7 13.5 14.3 15.1

6a baja 0.0 1.1 2.3 3.4 4.5 5.6 6.8 7.9 9.0 10.1 11.3 12.4 13.5 14.6 15.8 16.9 18.0 19.1 20.3 21.4

7a baja 0.0 1.5 3.1 4.6 6.1 7.6 9.2 10.7 12.2 13.7 15.3 16.8 18.3 19.8 21.4 22.9 24.4 26.0 27.5 29.0

8a baja 0.0 2.1 4.2 6.3 8.5 10.6 12.7 14.8 16.9 19.0 21.1 23.3 25.4 27.5 29.6 31.7 33.8 35.9 38.0 40.2

9a baja 0.0 2.9 5.9 8.8 11.8 14.7 17.7 20.6 23.6 26.5 29.4 32.4 35.3 38.3 41.2 44.2 47.1 50.1 53.0 55.9

10a baja 0.0 4.1 8.2 12.4 16.5 20.6 24.7 28.9 33.0 37.1 41.2 45.3 49.5 53.6 57.7 61.8 66.0 70.1 74.2 78.3

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Motor:Potencia máxima.300 HP @ 2000 RPM

Torque máximo.

860 lb-ft @ 1300 RPMTransmisión: Spicer

PS 86-10VDiferencial: 4.89Llantas: 11.00R24.5PBV 26900 kg

Diagrama de Velocidades

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

RPM motor

Km

/h

Seleccionar la cadena cinemática adaptada al uso de las unidades

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Indice de Startability, S = T x Rd x Rc x C

10.7 x M

T = torque del motor en el clutch (Nm)

Rd = relación del paso de diferencial

Rc = relación de caja

C = medida de la llanta, rev/km

M = PBV, kg

Seleccionar la cadena cinemática adaptada al uso de las unidades

Este valor calculado se debe comparar a los valores enumerados en la tabla siguiente para determinarse si el startability es adecuado.

S = 1166 x 4.89 x 19.02 x 297

10.7 x 26900= 112

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Seleccionar la cadena cinemática adaptada al uso de las unidades

Indice de Startability mínimo(Unidades Métricas) Aplicación

26 Aplicación ligera (<1%) 30 Grado de pendiente General (1%)46 Grado de pendiente Moderado (2%)56 Grado de pendiente Severo (6%)

Tabla 6 Indices de Startability Mínimos para aplicaciones en carretera

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También se tienen que considerar los Parámetros normativos

Un elemento clave es la conformidad con las normas vigentes y sobre todo su evolución previsible. Tres elementos sobresalen afin de que el vehículo seleccionado no encuentre restricciones de uso:

•Peso y dimensiones

•Normas de protección ambiental

•Prestaciones de servicio post-venta•condiciones financieras del fabricante•extención de garantías•suministro de autopartes•asistencia técnica del fabricante

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!La utilización óptima del vehículo

!Ahorrar de combustible

!Adquirir nuevas unidades para:

" renovación

" ampliación

En Resumen la Selección técnica del Tren Motriz nos sirve para lograr:

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conclusiones

• Ahorros de combustibles (hasta 12% del consumo anual de la unidad)

• Ahorros en mantenimiento en sustituciones de unidades de mas de 10 años (hasta 30% en los primeros años de operación)

• Aumento de la disponibilidad del Vehículo (reducción del tiempo de inmovilización)

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conclusiones

• El vehículo ideal no existe. Pero existen criterios técnicos para seleccionar la unidad más apta al uso promedio que se le quiere dar

• La decisión de compra es un compromiso durante mínimo 5 años. Por tanto la adaptación a las normas más estrictas de pesos y dimensiones o de protección al ambiente es un imperativo para seleccionar un vehículo que no encuentre, en un futuro próximo, restricciones de utilización

• En condiciones técnicas semejantes, el mejor vehículo será el que ofrece la gama mas amplia y segura de servicios reales del fabricante y de sus distribuidores.

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GRACIAS POR SU ATENCIÓNGRACIAS POR SU ATENCIÓN

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Correo electrónico.- [email protected]