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C

A

C

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N

Friccin

Movimiento

Contacto entre dos Superficies

El roce es el resultado de la

rugosidad de las superficies.

FRICCIN

2

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T

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Es la resistencia al movimiento cuando existen

superficies en contacto

COMPONENTE

SUPERIOR

COMPONENTE

INFERIOR

Pelcula de Aceite

Es interesante recordar que si una pieza A de peso Ps se mueve

con deslizamiento sobre una superficie B, es preciso aplicar una

fuerza para vencer el rozamiento que est en relacin con Papor las siguientes leyes de Coulomb:

La fuerza de rozamiento es directamente proporcional a lacarga.

La fuerza de rozamiento es independiente de la extensin delas superficies en contacto.

La fuerza del rozamiento depende de la naturaleza de lassuperficies en contacto.

La fuerza del rozamiento es independiente de la velocidadrelativa entre las superficies deslizantes.

La relacin ente las fuerzas de rozamiento Froce y la carga Pa se

le denomina coeficiente de roce.

a

Roce

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F

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FRICCIN DESLIZANTE

Ocurre entre dos superficies sin lubricante muy poco. La presin de contacto cubre una gran rea, esto significa

que la presin es baja y se requiere ms fuerza

Superficies planas deslizndose

Pistn

Rodamiento cerrado

Guas

Bloque de arrastre

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TIPOS DE FRICCIN

FRICCIN RODANTE

Ocurre cuando un cuerpo cilndricoo esfrico gira sobre una superficie.

El rea de contacto es pequearesultando una alta presin de

carga.

Los elementos rodantes sedeforman levemente y aumenta la

friccin de deslizamiento.

Con el aumento de carga disminuyeel rea lubricada .

5

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FRICCIN FLUDA

Existe deslizamiento entre las capas del lubricante.

6

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S

Que es lubricar:

Accin tendiente a mejorar uno varios componentes, por

medio de un lubricante (aceite, grasa, gas, polvo.)

Para que lubricamos:

Para poder reducir la friccin y el desgaste para as

aumentar la vida til de estos elementos

C

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T

E

S

Por el ROCE !

Por el DESGASTE !

Por qu lubricar ?

LUBRICACIN

Cuando una superficie metlica se desplaza con respecto a otra, por esmerado

que sea el trabajo de pulido, aunque parezca lisa y suave a simple vista, en

realidad est formada por rugosidades y asperezas casi microscpicas, las

cuales entran en contacto, se enganchan, desgarran y trituran, originndose el

rozamiento, por el cual el material se desgasta, la temperatura aumenta y las

piezas se calientan, se dilatan y llegan incluso a fundirse, produciendo el

denominado gripado.

Gripado: Bloqueo de dos cuerpos metlicos en movimiento relativo, a causa de

una fusin superficial del material. El fenmeno proviene siempre de la

temperatura demasiado elevada que se desarrolla entre la superficie de las

piezas en condiciones anormales de funcionamiento. El calor producido por el

roce es funcin de la presin de contacto, del coeficiente de roce entre ambos

cuerpos y de su velocidad relativa. Cuando existen valores elevados de uno de

estos tres factores, se pueden producir cantidades de calor que, si no se eliminan

a tiempo, conducen a la aparicin de temperaturas muy altas; los dos materiales,

o slo uno de ellos, llegan a su punto de fusin, con la consiguiente soldadura de

las superficies. El incremento de temperatura va siempre acompaado de una

notable dilatacin de los materiales, por lo que, si la dilatacin no ha sido prevista

en el diseo con un juego oportuno, la presin aumenta y el fenmeno se

incrementa hasta crear una verdadera interferencia entre las piezas.

C

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LUBRICACIN

El engrase o lubricacin consiste en interponer entre las superficies con

movimiento relativo una pelcula de aceite sobre las que se desplazan.

Se puede afirmar (salvo en casos muy particulares) que cuando existe

movimiento relativo entre elementos de una mquina es NECESARIO la

lubricacin.

Lubricar es hacer resbaladiza una cosa. Para ello se usan los lubricantes,

gracias a los cuales se reduce el rozamiento entre piezas, disminuyendo

as el desgaste, aumento de temperatura y la posibilidad de gripado de

los elementos.

La pelcula de lubricante interpuesta entre las dos superficies, aunque

vara de espesor, puede ser tan delgada que tan slo llegue a alcanzar

milsimas de milmetros y a pesar de ello, cuando se coloca una pelcula

de aceite entre piezas en contacto, el roce entre ellas disminuye, el

trabajo absorbido es menor y menores las perdidas de energa por calor.

Cuando la pelcula de aceite tiene cierto espesor se puede considerar

dividida en tres capas claramente diferenciadas, dos de ellas se adhieren

a las superficies metlicas y la tercera o intermedia hace de Cojnhidrulico.

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LUBRICACIN

Con la lubricacin, adems de reducir la friccin, se logra reducir el

desgaste de la piezas, reducir la corrosin, disipar el calor producido

(refrigerante), aumentar la estanquidad de los rganos y evacuar los

sedimentos que son perjudiciales para el sistema.

Si la pelcula de lubricante situada entre las superficies deslizantes es

suficientemente gruesa como para que no exista contacto de metal metal se dice que la lubricacin es de pelcula gruesa o fluida.

Es evidente que cuanto ms speras sean las paredes deslizantes, ms

gruesa tiene que ser la pelcula del lubricante para separarlas.

El proyecto de un cojinete exige de un espesor mnimo de pelcula que

garantice que los puntos ms salientes o crestas de las superficies

deslizantes no entren en contacto.

Cuando exista lubricacin de pelcula gruesa la fuerza de rozamiento

que se opone al movimiento relativo de los elementos es independiente

de la naturaleza de los mismos y est afectada slo por las

caractersticas del fluido lubricante.

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LUBRICACIN

Pueden distinguirse 5 formas diferentes de lubricacin: Hidrodinmica,

hidrosttica, elastohidrodinmica, lubricacin lmite y lubricacin con

material slido.

Hidrodinmica:

Es aquella en la que las partes del cojinete que soportan la carga estn

separadas por una capa lubricante relativamente gruesa que impide el

contacto directo entre metales. Este tipo de lubricacin no requiere

introducir el aceite a presin (aunque puede hacerse), slo precisa de un

abastecimiento adecuado en todo momento. La presin en el lubricante

la origina la superficie en movimiento que lo arrastra hacia una zona con

forma de cua introducindolo y apareciendo una presin que separa a

las dos superficies deslizantes. Tambin es llamada Lubricacin de

Pelcula Completa o Fluida.

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LUBRICACIN HIDRODINMICA

Alta Velocidad

LA MEJOR CONDICIN DE LUBRICACIN

TIPOS DE LUBRICACIN

Hidrosttica: Se obtiene introduciendo el lubricante en el rea de

soporte de la carga a presin suficientemente grande como para

separar las superficies deslizantes entre s con una capa de

lubricante suficientemente gruesa como para impedir el contacto de

metal con metal.

Lubricacin lmite: La pelcula de lubricante es tan fina que existe

un contacto parcial metal-metal. Puede pasarse de lubricacin

hidrodinmica a lmite por cada de la velocidad, aumento de la

carga o disminucin del caudal de aceite. En este tipo de

lubricacin (de pelcula delgada, imperfecta o parcial) la

composicin qumica es mucho ms importante que la viscosidad

del lubricante.

Esta lubricacin se da cuando las condiciones de trabajo son tales

que impiden la formacin de pelculas de lubricante de elevado

espesor. En este caso, adems de la viscosidad se precisa en los

lubricantes de elevada untuosidad. Es el caso de engranajes de

precisin.

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Elastohidrodinmica: Se da cuando se sita el lubricante entre

superficies que ruedan una sobre otra, es el caso de los rodamientos

de bolas.

Lubricacin con material slido: Se usa cuando los cojinetes tienen

que trabajar a temperaturas extremas. El material utilizado como

lubricante de pelcula slida es el grafito o el disulfuro de molibdeno.

Es el caso de ejes de mquinas antiguas.

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S

Qu es un lubricante?

Un lubricante es cualquier sustancia que permita separar 2

superficies que poseen un movimiento relativo entre ellas,

reduciendo as la friccin, y con ello, el desgaste!

En particular, el contacto metal-metal!.

Crculos

de Paso

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S

De qu se compone un lubricante?

Un lubricante se compone de aceites bsicosprovenientes principalmente de la refinacin del petrleo,a los cuales se les agrega un paquete de aditivos paradarle ciertas propiedades deseadas.

Lubricante = Aceites bsicos + Aditivos

80 - 95 % 20 - 5 %

Qu hay en un lubricante?

15

PETRLEOCRUDO

PROCESO DE REFINADO

ACEITEBASE

ADITIVOS

PERFORMANCE

SHELL

Lubricante

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N

T

E

S

FUNCIONES DE LOS LUBRICANTES

Herrumbre: Capa de xido de color rojizo que se forma en la superficie del

hierro y otros metales a causa de la humedad o del agua.

Es la oxidacin de cualquier metal (cuando un tomo pierde electrones), las

herrumbres generalmente son producidas por una especie de bacterias

llamadas Quimiosintticas (bacterias del Fe) porque ellas oxidan sustancias

inorgnicas para obtener energa, las herrumbres de un metal se deben a la

oxidacin del mismo por contacto directo con el O2 atmosfrico, o bien, por el

accionar de estas cepas bacterianas.

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TIPOS DE LUBRICANTES

Aceites Lubricantes

Aceites Bsicos: Hay 2 grupos: Minerales:

Parafnicos (Residuos de cera)

Naftnicos (Residuos Asflticos)

Aromticos

Sintticos:Hidrocarburos Sintticos

Poliglicoles

Polialfaoleofinas

Disteres

Petrleo

Pozo de

Extraccin

de Petrleo

GasSubsuelo

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T

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S

1) Viscosidad () (Ms importante)

2) ndice de Viscosidad (I.V.)

3) Gravedad Especfica

4) Punto de inflamacin (Flashpoint)

5) Punto mnimo de escurrimiento

6) T.B.N. (Nmero total bsico)

7) Cohesin

8) Adhesin

9) Oleosidad

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E

S

PROPIEDADES FSICA-QUMICAS MS

IMPORTANTES DE LOS ACEITES BSICOS

Viscosidad:Es la medida de la resistencia natural de un fluido a escurrir. Se mideen:

Centistokes (cST)

Segundos Saybolt (SSU)

En los manuales de productos de las compaas de lubricante se especificala viscosidad a 40 C y a 100 C (100 F y a 210 F respectivamente). Laviscosidad de todos los fluidos decrece con la Temperatura, pero no todosde la misma forma:

cSt157

13T (C)

40 100

Aumenta la Temperatura

Cae (disminuye)

la Viscosidad

C

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Monogrado / Multigrado

Monogrado

cSt

T (C)

SAE 15W

SAE 20

SAE 40

SAE 30

100 40

SAE 15W-40 Multigrado

Winter

Aceites Lubricantes

La viscosidad de los fluidos tiene que ver con el espesor de pelcula que formanlos lubricantes cuando estn tratando de separar las superficies en contacto.

C

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ee

P P

Menor Viscosidad Mayor Viscosidad

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Y

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O

L

V

E

N

T

E

S

Aceites Lubricantes

El experimento desarrollado por Newton demuestra

que dicha fuerza de rozamiento est ligada al

tamao de las superficies deslizantes (no a su

naturaleza), al espesor de la pelcula fluida y a la

naturaleza del lubricante determinada por la

denominada viscosidad.

La viscosidad de la mayora de los aceites lubricantes, usualmente es inferior a 1

poise y es por ello que es usual expresarla en centipoise.

1 poise = 100 centipoise = 1 g/(cms) = 0,1 Pas

1 centipoise = 1 mPas

Es evidente que a medida que aumenta la velocidad relativa entre las superficies

deslizantes mayor es la fuerza de rozamiento lo cual est en contraposicin con

las leyes de Coulomb.

Como la densidad de los aceites cambia con la temperatura es frecuente

expresar la viscosidad del aceite como viscosidad cinemtica vc.

Donde: v es la viscosidad absoluta, vc es la viscosidad cinemtica y densidaddel aceite, si la densidad se expresa en gr/cm3, la unidad de vc es en stoke.

1 stoke = a 1 cm2 / s = 100 centistoke = 0,0001 m2 / s

Aceite

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vv

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E

N

T

E

S

UNIDADES DE MEDIDA DE LA VISCOSIDAD

Debido a las dificultades experimentales y a la poca aceptacin que fuera del

campo tcnico han tenido estas unidades, se usan en los lubricantes comerciales

otras formas de medir la viscosidad. As es usual encontrar aceites con su

viscosidad expresada en: Grados Saybolt, Engler o Redwoos.

Viscosidad en Grados Saybolt (SSU):

Se define como el tiempo en segundos necesarios para que 60 cm3 de aceite

pasen a travs de un tubo de 1,76 mm de dimetro y 12,22 mm de longitud a una

temperatura dada.

La relacin entre vc y SSU se obtiene mediante la formula emprica de Hagen Poseuille:

Una vez obtenida la viscosidad cinemtica es posible obtener la viscosidad

absoluta o simplemente viscosidad, dividiendo su valor por la densidad del aceite

expresada en g/cm3. La siguiente figura ofrece la viscosidad SSU de algunos

aceites lubricantes en funcin de la temperatura:

SSUSSUscentistokevc

180*22,0)(

C

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N

T

E

S

DISTINTOS GRADOS DE VISCOSIDAD

Viscosidad en Grados Engler:

Entre ciertos lmites se puede calcular la viscosidad absoluta por la formula de

Ubbelohde:

Siendo:

v = viscosidad absoluta en (kgf *s) / m2

E = viscosidad en grados Engler.

= peso especfico del aceite en kgf / dm3

Se debe recordar que este concepto no debe confundirse con densidad, ya que la

densidad es la masa dividido por volumen de un determinado fluido.

Su expresin de clculo es:

gV

mg

V

P

2

4104,6

6,7m

skg

EEv

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N

T

E

S

DISTINTOS GRADOS DE VISCOSIDAD

Hoy en da es frecuente para definir las caractersticas de un aceite, utilizar la

nomenclatura SAE.

La siguiente tabla presenta la clasificacin de los aceites segn la denominacin

SAE.

Segn dicha denominacin, en ocasiones, es comn denominar a los grupos que

abarcan desde SAE 80 a SAE 120 como Valvulinas.

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T

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S

DISTINTOS GRADOS DE VISCOSIDAD

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El ndice de viscosidad se determina mediante la frmula

emprica:

2,721070,122160,0

4,475568,120408,0

%100

2

2

xxL

xxH

HL

yLIV

NDICE DE VISCOSIDAD

No todos los lubricantes disminuyen su viscosidad deigual forma. El ndice de Viscosidad es un nmero quemide la variacin de la viscosidad con la temperatura:

A Mayor ndice de Viscosidad, menor es la variacin de la viscosidad con la temperatura

29

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T (C)

cSt46

6,5

40 100

Mayor I.V.=150(DTE 15M)

Menor I.V.=95

(DTE 25)

8,2

NDICE DE VISCOSIDAD

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T

E

S

Es la relacin del peso del lubricante v/s el peso del agua.

En general son valores entre 0,85 y 0,93.

Ej: Si un lubricante tiene una gravedad especfica

de 0,85 quiere decir que pesa un 85% de lo que

pesa el agua, es decir, es ms liviano que el agua.

Aceite

Agua

3) Gravedad Especfica:

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Es la temperatura mnima a la cual el aceite deja de escurrir.

Luego, el punto mnimo de fluidez del aceite es -35 C

5) Punto mnimo de Escurrimiento

- 40 C : No escurre - 35 C: Deja de escurrir

Es la carga alcalina de los bsicos que sirve para contrarrestar el cido

que se forma en la combustin. Se mide en mg-KOH/g.

Los valores normales de TBN para aceites de motor fluctan entre 8,5 y

15,5 mg-KOH/g para combustibles Diesel y bencina normales. Para

combustibles con mayor contenido de azufre como los IFO, se debe usar

lubricantes con TBN mayores (20 a 70 mg-KOH/g).

6) Nmero Total Base (TBN) o Punto de Neutralizacin:

FUERZAS SOBRE LAS CAPAS DE ACEITE.

Friccin FluidaElemento superior

Elemento inferior

En la medida

que exista una

adecuada

cantidad de

aceite.

32

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S

La teora de la cohesin seala que las fuerzas cohesivas

hacen que materiales similares se atraigan.

COHESIVASFriccin fluida

33

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N

T

E

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Cohesin.

Friccin fluidaAdhesivas

Adhesin.

La teora de la adhesin indica que las fuerzas adhesivas

hacen que materiales dismiles se atraigan (atraccin

polar).

Oleosidad.

Por la composicin qumica, algunas molculas son

atradas y se mantienen ms firmemente al metal que

otras.

Se dice que los aceites ricos en estas molculas tienen

una alta oleosidad lubricidad.

Molculas

Oleosas

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E

S

Aditivos: Compuesto qumico que se agrega al aceite base para:

Impartir alguna nueva caracterstica al aceite base

Mejorar alguna caracterstica del aceite base

Reducir la velocidad a la cual ocurren cambios no deseados en el

aceite durante su operacin

Tipos ms comunes:

Mejorador de ndice de Viscosidad Detergentes Dispersantes Antidesgaste Antioxidantes Inhibidores de herrumbre Antiespumantes Extrema Presin Demulsificadores Depresores del Punto de escurrimiento

TIPOS DE ADITIVOS

36

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E

S

En resumen, los lubricantes son una mezcla de aceites base, a la que se le

agrega necesariamente productos qumicos llamados Aditivos para reforzarsus propiedades, estos aditivos, unidos a una base de buena calidad, son los

que permiten obtener las aprobaciones de los aceites.

El aceite base puede ser: Mineral (Obtenido por destilacin del petrleo y

refinado), Sinttico (creado mediante reaccin qumica de varias molculas

sencillas) y semi-sinttico (obtenido mezclando un base mineral y uno

sinttico).

Se debe elegir el aceite adecuado para respetar las exigencias de los

fabricantes en trminos de: Prestaciones de Servicio y Viscosidad.

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C

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I

C

A

N

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E

S

Y

S

O

L

V

E

N

T

E

S

Esta clasificacin permite establecer con claridad y sencillez la viscosidad de

los aceite, representando cada nmero SAE un rango de viscosidad

expresada en cSt (centistoke) y medida a 100 C y tambin a bajastemperaturas (por debajo de los 0 C) para grados W (winter).

43

C

O

M

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B

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I

C

A

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S

EJEMPLO DE COMPARACIN UNIGRADO Y MULTIGRADO

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A

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Y

S

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V

E

N

T

E

S

La clasificacin API tambin define de forma anloga los lubricantes para

engranajes, utilizando en este caso la designacin GL (Gear Lubricant)

lubricantes para engranajes y la exigencia a travs del orden numrico,

comenzando por el menor solicitado, identificndolo con 1 y al mayor con el6.

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M

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N

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Y

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N

T

E

S

En resumen, la API clasifica a los aceites con 2 letras, la primera indica el

tipo de motor (S = Nafteros o a Gasolinas y C = Diesel) y la segunda el ao

de fabricacin del mismo o su evolucin (en orden alfabtico).

S = Service, engloba estaciones de

servicio, vendedores de vehculos

nuevos, garajes, etc.

C = Comercial, Flotas, contratistas,

agricultores, etc.

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C

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U

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I

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CLASIFICACIN ACEA

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AUTOMOVILES A GASOIL (Diesel Ligero)

VEHCULOS PESADOS

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CO

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S

OTRAS CLASIFICACIONES: GENERALIDADES

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I

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62

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