INFORME PUNTA LÓGICA
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TECNÓLOGO EN MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO E INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL
2013
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TECNÓLOGO EN MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO E INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL
ING. IVAN DUARTE INSTRUCTOR
JOHN FREDY CORREAL CORDOBA FICHA No. 396991
APRENDIZ
22 Febrero
2013
Sistema de Gestión de la Calidad
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TECNÓLOGO EN MANTENIMIENTO ELECTRÓNICO E INSTRUMENTAL INDUSTRIAL
Fecha: 22-Feb-2013
John Fredy Correal Cordoba Ficha No. 396991
pág. 1
TABLA DE CONTENIDO
Pag.
TABLA DE GRAFICAS……………………………………………………………..2 1. INTRODUCCIÓN………………………………………………..…………..3 2. OBJETIVO GENERAL………………………………………………..…….4 3. OBJETIVOS ESPECIFICOS…………………………….…………..…….5 4. JUSTIFICACIÓN………………………………………….………………....6 5. MARCO TEÓRICO………………………………………………………….7 1. PUNTA LÓGICA…………………………………………………..………...6
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS………………………………...9 NIVELES DE DETECCIÓN……………………..………………….9
2. ELEMENTOS PARA CREAR UNA PUNTA LÓGICA………………..….9 TRANSISTOR 74LS04……………………………......................10 CONECTOR HEADER EN L……………………………………..11 RESISTENCIAS……………………………………………………11 TRANSISTOR 2N3904……………………………………………13 BASE PARA INTEGRADO……………………………………….13 DIODO LED………………………………………………………..14
3. TECNOLOGÍA TTL……………………………………………………..…16 4. TECNOLOGÍA CMOS……………………………………………………..18 5. ALGUNAS DIFERENCIAS ENTRE LAS TECNOLOGÍAS TTL Y
CMOS………………………………………………………………..…..…19 6. DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD…………………………………….20
CONCLUSIONES………………………………………………………….23 BIBLIOGRAFIA Y CIBERGRAFÍA……………………………………….24 DOCUMENTO DE CONTROL…………………………………………...25
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TABLA DE GRAFICAS
1. PUNTA LÓGICA………………………………………………………..8 2. DIAGRAMA DEL CIRCUITO………………………………………….8 3. PARAMENTOS DEL TRANSISTOR NS74LS04…………………..10 4. CARTA DE COLORES DE LAS RESISTENCIAS…………………12
5. MUESTRA ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE LAS COMPUERTAS TTL Y CMOS……………………………………….16
6. TABLA DE ULTIMAS VESIONES TTL……………………………...17
7. TABLA DE SERIES Y COMPUERTAS TTL……………………..…18 8. TABLA DE SERIES Y COMPUERTAS CMOS…………………….19
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INTRODUCCIÓN
En nuestra formación como Tecnólogos en Mantenimiento Electrónico e Instrumental Industrial es muy importante no solo de la Electrónica Análoga. También es conveniente conocer los principios de la Electrónica Digital y como apertura empezaremos a conocer el funcionamiento de la Punta Lógica como instrumento para la interpretación de señales de pulso eléctrico, que otros instrumentos como el Multímetro Digital que pese a interpretar la corriente eléctrico, en pulsaciones con más frecuencia este instrumento no puede identificar con claridad las compuertas lógicas de un sistema digital. Este trabajo se centra en la temática de la Electrónica Digital y la elaboración de un instrumento básico, la Punta Lógica, útil para la interpretación de Circuitos Digitales, conoceremos las familias lógicas como las TTL y CMOS y se especificaran los seriales como se conocen en el mercado, especificaciones técnicas del funcionamiento entregada por los fabricantes. Conoceremos también como han influenciado estas dos clases de familias lógicas en el continuo mejoramiento de la tecnología que día a día llega a nuestra vida(los hogares, vida social y trabajo). También veremos los resultandos en la compatibilidad de las dos tecnologías lógicas más importantes en la actualidad que dan como resultado aparatos mejorados como nuevos Televisores, Celulares, Computadores, Electrodomésticos e instrumentación para el trabajo en las diferentes ramas de la producción. Por esta razón, en este pequeño recorrido por algunos aspectos teórico- prácticos de la electrónica digital comprobaremos que es una actividad primordial para todos los que están involucrados en esta ciencia y para aquellos que apenas empezamos.
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OBJETIVO GENERAL
Conocer los fundamentos teórico-prácticos de la Electrónica Digital, por medio del ensamble-creación artesanal de un Punta Lógica, como instrumento necesario para el desarrollo y estudio de la Electrónica Digital.
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OBJETIVOS ESPECIFICOS
Ensamble-creación de una Punta Lógica, utilizando los elementos
disponibles en el mercado, entendiendo su funcionalidad en esta parte de la Electrónica.
Conocer técnicas artesanales para la creación de circuitos impresos(planchado, quemado con Cloruro Férrico).
Conocimiento de la norma IPC-A-610D SP, en la creación de montajes superficiales.
Incursionar en el Diseño Electrónico (Teoría, Diseño Electrónico y Diseño del Producto).
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JUSTIFICACIÓN En el desarrollo del proceso de aprendizaje y según las competencias que se desarrollan está implícita la temática que abordaremos, por ende es importante conocer los avances que ha habido en área de la Electrónica Análoga y Digital. Conociento los principios del funcionamiento de una Punta Lógica y aun más poderla hacer nosotros mismos con los elementos electrónicos que nos ofrece el mercado es aun más emocionante que saberla utilizar y que se puede comprar ya armada en el comercio. El funcionamiento de la Punta Lógica pos lo que puedo evidenciar es sencillo y fácil de entender viéndola desde la carcasa, pero que bueno poder analizar su funcionamiento interno como un circuito electrónico.
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5.MARCO TEÓRICO
1. PUNTA LÓGICA
Al trabajar en electrónica digital (sea en tecnología TTL o CMOS) casi siempre es necesario comprobar el estado o nivel lógico de los diferentes circuitos y compuertas.
Este es el diagrama para construir una punta (o sonda) digital, para detección de los diferentes estados o niveles lógicos, tanto en TTL como en CMOS, así como los pulsos presentes en el circuito.
La punta Lógica es un pequeño circuito que nos permite comprobar los estados lógicos en las entradas y salidas de los circuitos digitales. Puede ser utilizado para análisis diagnostico de fallas y en general, para estudiar el funcionamiento de circuitos de este tipo que trabajen con una fuente de alimentación de +5V.
Ya que para todo laboratorio electrónico necesitamos ciertos instrumentos
de medición, ahora podremos construir una punta lógica muy útil para
analizar un circuito digital.
Una punta lógica es un instrumento que sirve para detectar niveles de altos y
bajos (respuestas lógicas digitales de ceros y unos) o señales de pulso en
cualquier parte de un circuito digital.
Para dicha misión se puede utilizar un osciloscopio un multímetro
o algún otro instrumento, pero el uso de una punta lógica es de sencillo
manejo y de fácil transporte lo que lo hace ideal para esta tarea.
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1. PUNTA LÓGICA
2. TABLA DIAGRAMA DEL CIRCUITO
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1.2.ESPECIFICACIONES TÉCNICAS:
Alimentación: 5 a 15 Volts Alta Impedancia de Entrada: >1 MOhms Detección de Estados: Alto / Bajo / Pulsos Selección para TTL y CMOS (con SW1)
1.3.NIVELES DE DETECCIÓN:
CMOS Alto (H) = 0,66 V CMOS Bajo (L) = 0,3 V TTL Alto (H) = 2,3 V TTL Bajo (L) = 0,9 V
1. ELEMENTOS PARA CREAR UNA PUNTA LOGICA SENCILLA
1. Transistor 74LS04……………………..1 2. Conector Header Macho L ……………1 3. Resistencia de 1 Kilohmio……………..1 4. Resistencia de 10 Kilohmios…………..1 5. Resistencia de 470 ohmios……………2 6. Transistor 2N3904……………………..1 7. Base para Integrados 14 p…………….1 8. Led 3mm Verde…………………………1 9. Led 3mm Rojo………………………….1 10. Caimán Rojo……………………...1 11. Caimán Negro……………………1
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2.1. TRANSISTOR 74LS04
3. TABLA DE PARAMETROS SN74LS04
SN74LS04 SN54LS04
Voltage Nodes (V) 5 5
No. of Gates 6 6
Vcc range (V) 4.75 to 5.25 4.5 to 5.5
Input Level TTL TTL
Output Level TTL TTL
Output Drive (mA) -0.4/8
tpd max (ns) 15
Static Current 4.5
Technology Family LS LS
Rating Catalog Military
Pin/Package 14PDIP, 14SO, 14SOIC 14CDIP, 14CFP, 20LCCC
Sample & Buy Sample & Buy
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2.2. CONECTOR HEADER :
2.3. RESISTENCIAS
Son las que "resisten" el flujo de electricidad. Ellas controlan este flujo. El ejemplo más común para entenderlo es pensar en un chorro de agua (la electricidad). Las tuberías pequeñas dejarían pasar menos agua (alta resistencia) y las tuberías gruesas dejarían pasar más agua (baja resistencia). Si necesitas dejar pasar mucha corriente necesitarás baja resistencia. En cambio, si lo que necesitas es dejar pasar poca corriente usarás baja
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resistencia. Las resistencias se miden en ohmios, su símbolo es Ω. El valor de una resistencia se muestra en la combinación de los colores de las rayas. No tienen dirección, es igual ponerlas en un sentido que en otro.
4. CARTA DE CÓDIGOS DE COLORES
Color 1ª Banda 2ª Banda 3ª Banda Multiplicador Tolerancia
Negro O O O 1ohm
Marrón 1 1 1 10ohm +1% (F)
Rojo 2 2 2 100ohm +2% (G )
Naranja 3 3 3 1Kohm
Amarillo 4 4 4 10Kohm
Verde 5 5 5 100Kohm S2 +0 5% (D)
Azul 6 6 6 1Mohm +0.25% (C)
Violeta 7 7 7 10Mohm +0.10% (B)
Gris 8 8 8
+0.05%
Blanco 9 9 9
Oro
0.10 +5% (J)
Plata
0.01 +10% (K)
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2.4. TRANSISTOR 2N3904
2.5. BASE PARA INTEGRADO
Bases para circuito integrado. Para montar o desmontar un circuito integrado sin tener la necesidad de soldarlo. La cantidad de pines o agujas puede variar:
IC8P IC14P IC16P IC18P IC20P IC24P IC28P IC40P IC42P
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2.6. DIODO LED
Su nombre viene del inglés diodo emisor de luz ( Light-Emitting Diode). Como se aprecia en el esquema 1, tiene dos patillas: en una está el polo + y en otra el -.
LED, CORRIENTE BAJA, 3MM, AMARILLO
Tamaño de lámpara: T-1 (3 mm)
LED Color: Amarillo
Intensidad luminosa: 1.5mcd
Ángulo de visión: 60 °
Forward Current If: 20mA
Voltaje: 2,1 V
LED Mounting: Agujero pasante
Forma de lentes: Round
Longitud de onda, tipo: 590nm
Intensidad de corriente Si luminoso: 2 mA
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Longitud de onda dominante: 590nm
External Diameter: 2.9mm
Longitud / Altura, exterior: 4,6 mm
Forward Current If Max: 20mA
Forward Voltage Max VF: 2,5 V
Tamano de LED / lámpara: 3mm / T-1
LED Type: Estándar
Sección del conductor Profundidad: 0.5mm
Sección de los conductores Ancho: 0,5 mm
Longitud del cable: 27 mm
Lead Spacing: 2.54mm
Estilo de lentes: Tinted Diffused
Intensidad luminosa @ Si Min: 0.8mcd
Typ Intensidad luminosa: 3.2mcd
Tipo de Montaje: Agujero pasante
N. º of Pins: 2
Temperatura de funcionamiento: -40 ° C a +85 ° C
Opto Case Style: con Conexión radial
PIV máx:. 5V
Package / Case: Radial
Pico Corriente: 7mA
Pico de longitud de onda: 590 nm
Tipo de Tensión VF: 2,1 V
Los ledes se usan como indicadores en muchos dispositivos y en iluminación.
Los primeros ledes emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos
actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta.
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Debido a sus altas frecuencias de operación son también útiles en tecnologías
avanzadas de comunicaciones. Los ledes infrarrojos también se usan en
unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo
televisores e infinidad de aplicaciones de hogar y consumo doméstico.
TECNOLOGIA TTL
TTL es la sigla en inglés de transistor-transistor logic, es decir, "lógica
transistor a transistor". Es una familia lógica o lo que es lo mismo, una
tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales. En los
componentes fabricados con tecnología TTL los elementos de entrada y
salida del dispositivo son transistores bipolares.
Características
5. LA TABLA MUESTRA ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE LAS COMPUERTAS TTL Y CMOS.
Características TTL CMOS 3,3 V CMOS 5 V
F LS ALS LV LVC ALVC HC AC AHC
Retardo de Propagación de puerta, tp (ns)
3,3 10 7 9 4,3 3 7 5 3,7
Frecuencia máxima de reloj (MHz)
145 33 45 90 100 150 50 160 170
Excitación de salida IOL(mA)
20 8 8 12 24 24 4 24 8
Su tensión de alimentación característica se halla comprendida entre
los 4,75V y los 5,25V (como se ve, un rango muy estrecho). Normalmente
TTL trabaja con 5V.
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Los niveles lógicos vienen definidos por el rango de tensión
comprendida entre 0,0V y 0,8V para el estado L (bajo) y los 2,4V y Vcc
para el estado H (alto).
La velocidad de transmisión entre los estados lógicos es su mejor
base, si bien esta característica le hace aumentar su consumo siendo su
mayor enemigo. Motivo por el cual han aparecido diferentes versiones de
TTL como FAST, LS, S, etc y últimamente los CMOS: HC, HCT y HCTLS.
En algunos casos puede alcanzar poco más de los 250 MHz.
Las señales de salida TTL se degradan rápidamente si no se
transmiten a través de circuitos adicionales de transmisión (no pueden
viajar más de 2 m por cable sin graves pérdidas).
6. TABLA DE ULTIMAS VESIONES TTL
Siglas En Inglés Características
L LOW POWER Disipación de potencia muy baja
LS LOW POWER SCHOTTKY Disipación y tiempo de propagación
pequeño
S SCHOTTKY Disipación de potencia normal y pequeño tiempo de propagación
AS ADVANCED SCHOTTKY Disipación normal y tiempo de
propagación extremadamente pequeño
Ninguna Ninguna indicación Características normales
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7. TABLA DE SERIES Y COMPUERTAS TTL
SERIE FUNCIÓN No. COMP.
SERIE REF. FAN-IN FAN-OUT
7400 NAND X4 Standard TTL
74XX 1 10
7404 Interverter X6 Alta Corriente
74HXX 1.25 20
7408 AND X4 Baja Corriente
74LXXX 0.5 6
7432 OR X4 Schottky 74SXXX 0.25 20
7486 XOR X4 Schottky Baja
Potencia
74LSXXX 0.5 10
7402 NOR X4 Schottky Avanzada
74ASXXX 0.5 20
7407 Yes, Buffer
X6 Schottky Baja
Potencia
74ALSXXX 0.5 10
74266 XNOR X4
TECNOLOGÍA CMOS
Complementary metal-oxide-semiconductor o CMOS es una de
las familias lógicas empleadas en la fabricación de circuitos integrados. Su
principal característica consiste en la utilización conjunta de transistores de
tipo pMOS y tipo nMOS configurados de tal forma que, en estado de reposo,
el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas.
En la actualidad, la mayoría de los circuitos integrados que se fabrican
utilizan la tecnología CMOS. Esto
incluye microprocesadores, memorias, procesadores digitales de señales y
muchos otros tipos de circuitos integrados digitales cuyo consumo es
considerablemente bajo.
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Tensión de entrada de nivel bajo (VIL): 2.3V
Tensión de entrada de nivel alto (VIH): 2.6V
Tensión de salida de nivel bajo (VOL): 1.0V
Tensión de salida de nivel alto (VOH): 4.0V
8. TABLA DE SERIES Y COMPUERTAS CMOS
SERIE FUNCIÓN CARACTERISTICAS
4011 NAND Con Buffer de salida
4093 NAND Disparadores Schmitt
4081 AND Con Buffer de salida
4071 OR Buffer de salida
4070 XOR
4001 NOR Buffer de salida
4077 XNOR
ALGUNAS DIFERENCIAS ENTRE LAS TECNOLOGÍAS TTL Y CMOS.
Las diferencias más importantes entre ambas familias son: a) En la fabricación de los circuitos integrados se usan transistores bipolares par el TTL y transistores MOSFET para la tecnología CMOS b) Los CMOS requieren de mucho menos espacio (área en el CI) debido a lo compacto de los transistores MOSFET. Además debido a su alta densidad de integración, los CMOS están superando a los CI bipolares en el área de integración a gran escala, en LSI - memorias grandes, CI de calculadora, microprocesadores-, así como VLSI. c) Los circuitos integrados CMOS es de menor consumo de potencia que los TTL. d) Los CMOS son más lentos en cuanto a velocidad de operación que los TTL. e) Los CMOS tienen una mayor inmunidad al ruido que los TTL.
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f) Los CMOS presenta un mayor intervalo de voltaje y un factor de carga más elevado que los TTL. En resumen podemos decir que: TTL: diseñada para una alta velocidad. CMOS: diseñada para un bajo consumo.
DESARROLLO DELA ACTIVIDAD
TEORÍA: Se empezó con la socialización por parte del instructor sobre métodos artesanales para la fabricación de circuitos en fenolita, que fusionado éste proceso con los software de vanguardia en el diseño de circuitos electrónicos dan como resultado en Colombia la creación de circuitos Electrónicos sencillos, pero que también circuitos multicapas.
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN PERSONAL
La persona que empieza el proceso debe contar con elementos de protección personal que prevengan cualquier clase de accidente y seria los siguientes:
gafas ergonómicas. guantes de nitrilo. tapabocas bata
ELEMENTOS PARA REALIZAR EL PROCESO Cloruro Férrico. Fenolita de 3x2 cm como mínimo. Soldadura de estaño 70-30 de 0.8 mm. Crema para soldar. Cautín de 25-30 w. Broca de 0.8 mm Minitaladro.
ACTIVIDAD
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ALISTAMIENTO
1. Se limpia la superficie con una esponjilla brillo porque debe estar libre de grasa, materia orgánica o algún tipo de sustancia que impida la adherencia de la plantilla de diseño circuito.
PLANCHADO
2. Se necesita una impresión de laser en papel fotográfico.
3. Se igualan las dimensiones del circuito impreso con Baquelita para evitar desperdicios de materia prima y se fija la impresión a la baquelita con cinta adherente.
4. Se pone a disposición un plancha a una temperatura que
oscile entre 140°C y 180°C, se coloca de manera indirecta con la ayuna de un trapo de algodón hasta remover la cinta y luego se termina con la plancha de manera directa por unos 2 minutos cuidando de que no se levante en cobre por el excesivo calor.
RETIRAR EL PAPAL FOTOGRAFICO
5. Se coloca la en un recipiente con agua al clima que se había dispuesto con anterioridad y con un cepillo de cerdas suaves se remueve el papel fotográfico buscando que la impresión de tinta quede sobre el cobre. La plantilla debe estar perfectamente estampillada en la Baquelita para poder pasar al siguiente punto.
ATAQUE CON CLORURO FERRICO
6. Se prepara una solución de Cloruro Férrico con Agua con un porcentaje de 100ml de Agua en 100 mg de Cloruro Férrico, el Agua debe estar tibia para disminuir el tiempo de quemado.
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7. Se lava la Baquela con Agua limpia para retirar el Cloruro Férrico.
PREFORACIÓN DE LA BAQUELA
8. Se dispone de la broca de 0.8 mm instalada en un minitaladro para realizar la perforación en cada uno de los donde se ensamblaran los elementos.
SOLDADURA SUPERFICIAL.
9. Se ubican los elementos como los resistores, transistores, conectores y led de acuerdo con las normas para soldadura superficial.
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CONCLUSIONES
Durante el estudio de la teoría de la Punta Lógica y sus componente se podo obtener unos conocimientos fundamentales para los nuevos temas que se fundamenten en estos principios. Los conocimientos como la utilización de soldadura de estaño superficial. En le momento de realizar la soldadura es clave la utilización de la pasta para soldar, ya en exceso es causante de que el estaño se esparza por partes del circuito donde es innecesario y que lo puede dañar en sus pistas como en partes aisladas.
En el momento del planchado no se debe exceder la temperatura de la plancha por se pude separar la parte del cobre en lamina y dañando así la Fenolita pero a su vez asegurarse que se planche de manera uniforme, para posteriormente atacarla con Cloruro Férrico. Se pudo llegar a la práctica de hacer montajes con soldadura superficial, ajustándose a las normas en montajes de Circuitos Electrónicos. Se pudo conocer la importancia en la utilización de los elementos de Seguridad Industrial (EPP) en los procesos de quemado con Cloruro Férrico y Soldadura con Estaño por que estos elementos lo único que buscan es la protección y prevención de accidentes laborales en un trabajador.
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BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA
http://www.buenastareas.com/join.php http://mikitronic.blogspot.com/2011/09/punta-logica.html http://www.carrodelectronica.com/store/index.php?_a=viewProd&produ
ctId=18305 http://www.ti.com/product/sn74ls04?CMP=AFC-conv_SF_SEP http://ehutronika.wikispaces.com/resistencias http://www.electronicagonzalez.com/1328_Bases+para+circuito+integr
ado.php http://es.wikipedia.org/wiki/Fabricaci%C3%B3n_de_circuitos_integrado
s http://www.comunidadelectronicos.com/proyectos/punta-log.htm http://www.datasheetarchive.com/3--IC+data+sheet+74LS04-
datasheet.html
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Control del Documento
Nombre Cargo Dependencia Firma Fecha
Autores JOHN FREDY
CORREAL Aprendiz
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22
Feb 2013
Tema INFORME DE LA PUNTA LÓGICA