ANX-PR/CL/ GUÍA DE APRENDIZAJE

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ANX-PR/CL/001-01

GUÍA DE APRENDIZAJE

ASIGNATURA

85002613 - Ingenieria termica II

PLAN DE ESTUDIOS

08IM - Grado en Ingenieria Maritima

CURSO ACADÉMICO Y SEMESTRE

2017-18 - Segundo semestre

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Índice

Guía de Aprendizaje

1. Datos descriptivos ...1

2. Profesorado ...1

3. Conocimientos previos recomendados ...2

4. Competencias y resultados de aprendizaje ...3

5. Descripción de la asignatura y temario ...4

6. Cronograma ...7

7. Actividades y criterios de evaluación ...11

8. Recursos didácticos ...19

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1. Datos descriptivos

1.1 Datos de la asignatura

Nombre de la Asignatura 85002613 - Ingenieria termica II

Nº de Créditos 3 ECTS

Carácter 85002613

Curso Tercero curso

Semestre Sexto semestre

Período de impartición Febrero-Junio

Idioma de impartición Castellano

Titulación 08IM - Grado en Ingenieria Maritima

Centro en el que se

imparte Escuela Tecnica Superior de Ingenieros Navales

Curso Académico 2017-18

2. Profesorado

2.1 Profesorado implicado en la docencia

Nombre Despacho Correo electrónico Horario de tutorías*

Teresa De Jesus Leo Mena

(Coordinador/a) L-IT-1 [email protected]

- -Las indicadas en la página web de la ETSIN

Jose Luis Moran Gonzalez L-IT-3 [email protected]

- -Las indicadas en la página web de la ETSIN

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Maria Del Carmen Rodriguez Hidalgo L-IT-2 mariadelcarmen.rodriguez.hi [email protected] - -Las indicadas en la página web de la ETSIN

* Las horas de tutoría son orientativas y pueden sufrir modificaciones. Se deberá confirmar los horarios de tutorías con el profesorado.

3. Conocimientos previos recomendados

3.1 Asignaturas previas que se recomienda haber cursado

- Calculo I

- Algebra lineal y geometria - Fisica I - Quimica - Calculo II - Fisica II - Termodinamica - Ingenieria termica I

3.2 Otros conocimientos previos recomendados para cursar la asignatura

- Química General.

- Física General (Mecánica).

- Aplicar los principios de la Termodinámica a sistemas cerrados. - Aplicar los principios de la Termodinámica a sistemas abiertos. - Aplicar los métodos de solución de sistemas de ecuaciones lineales.

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- Transferencia de calor por conducción. - Transferencia de calor por convección.

4. Competencias y resultados de aprendizaje

4.1 Competencias que adquiere el estudiante al cursar la asignatura

CE14 - Conocimiento de la termodinámica aplicada y de la transmisión del calor

CE19 - Conocimiento de los motores diesel marinos, turbinas de gas y plantas de vapor

CG5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía

4.2 Resultados del aprendizaje al cursar la asignatura

RA118 - Calcular la composición termodinámica de equilibrio tras el proceso de combustión. RA119 - Calcular la energía térmica obtenida tras un proceso de combustión.

RA117 - Comprender los sistemas multicomponentes en el caso de las mezclas reactivas. RA120 - Comprender la transferencia de calor por convección en cambio de fase.

RA121 - Resolver problemas con modos de transferencia de calor combinados. RA285 - Comprender la transferencia de calor por cambio de fase.

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5. Descripción de la asignatura y temario

5.1 Descripción de la asignatura

La asignatura Ingeniería Térmica II forma parte las asignaturas obligatorias del Módulo 2.3: Asignaturas

Específicas para atribuciones profesionales del Grado en Ingeniería Marítima. Se imparte en el segundo semestre

del tercer curso (S6 del Plan de Estudios).

Es una asignatura que forma parte del conjunto de materias que proporcionan las competencias de tecnología específica requeridas para poder reclamar el actual título de Ingeniero Técnico Naval en la especialidad de Propulsión y servicios del buque. Por ello, para cursar la asignatura se requiere haber superado la asignatura de

Ingeniería Térmica I que a su vez requiere haber superado Termodinámica. Se le asignan 3 créditos ECTS y 1

crédito equivale en este caso a 25 horas de dedicación total del alumno. Esto indica que en esta asignatura, por cada hora de docencia presencial el alumno dispone de una dedicación de 1,5 horas para su trabajo personal. De manera general, le corresponden 2 horas de docencia presencial por semana.

La asignatura consta de dos partes: Termodinámica y Transferencia de Calor. En la parte correspondiente a Termodinámica se estudian las mezclas reactivas con especial aplicación a las reacciones de combustión que se ocurren en las plantas de potencia y teniendo en cuenta los equilibrios de disociación que pueden darse entre los productos de la reacción dependiendo de la temperatura y la presión. Se comienza repasando los conceptos adquiridos en Ingeniería Térmica I sobre mezclas no reactivas, puesto que permitirán el estudio de las mezclas de productos en equilibrio tras la reacción de combustión. El estudio se enfoca de modo que se pueda efectuar el cálculo de la composición de equilibrio de la mezcla de gases producto de una reacción, y en especial de una reacción de combustión. Desde el punto de vista de la Transferencia de Calor, se considera importante conocer y comprender los fenómenos que tienen lugar en los intercambiadores de calor de las plantas térmicas, así como de las calderas y recuperadores de calor instalados en buques, por lo que se estudia la ebullición y la condensación. Muy importante es adquirir un conocimiento básico de la transferencia de calor por radiación, tema con el que se concluye esta parte de la asignatura.

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5.2 Temario de la asignatura

1. Tema 1. Introducción. 1.1. Introducción.

2. Tema 2. Equilibrio Termodinámico de las reacciones químicas.

2.1. Avance de reacción, potencial de reacción y afinidad. Espontaneidad. 2.2. Condición de equilibrio de mezclas reactivas.

2.3. Constante de equilibrio. Mezcla de gases ideales.

2.4. Influencia de temperatura en la constante de equilibrio. Ecuación de Van?t Hoff 3. Tema 3. Procesos de combustión.

3.1. Estequiometría de la combustión. Aire teórico. 3.2. Procesos reales de combustión.

3.3. Entalpía de formación.

3.4. Balance de energía aplicado a mezclas reactivas. Sistemas abiertos en régimen estacionario. 3.5. Entalpía de reacción y poderes caloríficos.

3.6. Temperatura de combustión adiabática.

3.7. Balance de energía aplicado a sistemas cerrados. 3.8. Entropía absoluta. Tercer principio de la termodinámica.

3.9. Segundo principio de la termodinámica aplicado a mezclas reactivas. 4. Tema 4. Determinación de la composición en el equilibrio químico.

4.1. Mezcla de gases ideales. 4.2. Reacciones simultáneas.

4.3. Cálculo de la variación de la energía de Gibbs en una reacción.

4.4. Calculo de la composición termodinámica de equilibrio tras el proceso de combustión. 5. Tema 5. Ebullición y condensación.

5.1. Parámetros adimensionales en la ebullición y condensación. 5.2. Modos de ebullición.

5.3. Ebullición de piscina: Curva de ebullición y modos de ebullición. 5.4. Correlaciones de ebullición de piscina.

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5.5. Ebullición por convección forzada. 5.6. Condensación: Mecanismos físicos.

5.7. Condensación de película laminar sobre una placa vertical. 5.8. Condensación de película turbulenta.

5.9. Condensación de película en sistemas radiales. 5.10. Condensación de película en tubos horizontales. 5.11. Condensación por gotas.

6. Tema 6. Radiación

6.1. Conceptos fundamentales. 6.2. Intensidad de radiación. 6.3. Radiación cuerpo negro. 6.4. Emisión superficial.

6.5. Absorción, reflexión y transmisión superficiales 6.6. Ley de Kirchoff.

6.7. Superficie gris. 6.8. Radiación ambiental. 6.9. Factor de forma.

6.10. Intercambio de radiación de cuerpo negro.

6.11. Intercambio de radiación entre superficies grises difusas en un recinto. 6.12. Transferencia de calor multimodal.

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6. Cronograma

6.1 Cronograma de la asignatura*

Semana Actividad Presencial en Aula Actividad Presencial en Laboratorio Otra Actividad Presencial Actividades de Evaluación

1

Tema 1 Clase expositiva, ejemplos y ejercicios

Duración: 00:30

LM: Actividad del tipo Lección Magistral

Duración: 00:30

PR: Actividad del tipo Clase de Problemas

Duración: 00:30

2

Duración: 01:00

Prueba de Autoevaluación Plataforma Virtual (30 min).

ET: Técnica del tipo Prueba TelemáticaEvaluación continua Duración: 00:00

3

Tema 2 Clase expositiva, ejemplos y ejercicios.

Duración: 00:30

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4

Duración: 00:45

Pruebas o actividades de clase

TG: Técnica del tipo Trabajo en GrupoEvaluación continua Duración: 00:00

5

Duración: 01:00

Práctica Combustión

Duración: 01:30

PL: Actividad del tipo Prácticas de Laboratorio

Informe Práctica de Combustión

6

Duración: 00:45

Duración: 00:30

7

Duración: 00:30

Duración: 00:45

8

Duración: 00:30

Prueba de evaluación continua Teoría (0,5 h)+Problema (1 h)

EX: Técnica del tipo Examen EscritoEvaluación continua Duración: 01:30

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9

Duración: 01:00

10

Duración: 00:45

Duración: 00:30

11

Duración: 00:45

12

Duración: 01:00

Práctica Transferencia Calor

Duración: 01:30

PL: Actividad del tipo Prácticas de Laboratorio

Informe Práctica Transferencia de Calor

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Duración: 01:00

14

Prueba de evaluación continua Teoría (0,5 h)+Problema (1 h)

EX: Técnica del tipo Examen EscritoEvaluación continua Duración: 01:30

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Examen Final En la fecha fijada por el calendario oficial de exámenes (Junio y extraordinario en Julio)

EX: Técnica del tipo Examen EscritoEvaluación sólo prueba final Duración: 03:00

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7. Actividades y criterios de evaluación

7.1 Actividades de evaluación de la asignatura

7.1.1 Evaluación continua

Sem. Descripción Modalidad Tipo Duración Peso en la

nota Nota mínima

Competencias evaluadas

2 Prueba de Autoevaluación Plataforma Virtual (30 min).

ET: Técnica del tipo Prueba Telemática

Presencial 00:00 % 2 / 10

4 Pruebas o actividades de clase

TG: Técnica del tipo Trabajo en Grupo

Presencial 00:00 3% 3 / 10

5 Informe Práctica de Combustión

TG: Técnica del tipo Trabajo en Grupo Presencial 00:00 2.5% 5 / 10 6 Prueba de Autoevaluación Plataforma Virtual (30 min).

ET: Técnica del tipo Prueba Telemática Presencial 00:00 % 2 / 10 CE19 CG5 CE14 8

Prueba de evaluación continua

Teoría (0,5 h)+Problema (1 h) EX: Técnica del tipo Examen Escrito Presencial 01:30 46% 3 / 10 9 Prueba de Autoevaluación Plataforma Virtual (30 min).

Presencial 00:00 % 2 / 10

12 Informe Práctica Transferencia de Calor TG: Técnica del tipo Trabajo en Grupo Presencial 00:00 2.5% 5 / 10 12 Prueba de Autoevaluación Plataforma Virtual (30 min).

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14

Prueba de evaluación continua

Teoría (0,5 h)+Problema (1 h) EX: Técnica del tipo Examen Escrito Presencial 01:30 46% 3 / 10 CE14 CE19 CG5

7.1.2 Evaluación sólo prueba final

Sem. Descripción Modalidad Tipo Duración Peso en la

nota Nota mínima

Competencias evaluadas

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Examen Final

En la fecha fijada por el calendario oficial de exámenes

(Junio y extraordinario en Julio)

EX: Técnica del tipo Examen Escrito Presencial 03:00 100% 5 / 10 CE14 CE19 CG5

7.1.3 Evaluación convocatoria extraordinaria

No se ha definido la evaluación extraordinaria.

7.2 Criterios de Evaluación

CRITERIOS DE CALIFICACIÓN: EvaluaciónContinua:Sí

El alumno podrá optar por el método de evaluación continua o por el método de solo examen final. El alumno dispondrá de una semana tras la revisión de las primeras pruebas de evaluación continua que se realicen (tienen lugar en la Semana 8 aproximadamente) para optar por uno u otro método.

La asignatura consta de dos partes: Termodinámica y Transferencia de Calor.

Los alumnos que opten por la evaluación continua realizarán varias pruebas de evaluación correspondientes a Termodinámica y Transferencia de Calor a lo largo del semestre, tanto en clase* como en aula de exámenes. Además deberán realizar todas las prácticas de laboratorio propuestas.

Algunos de los indicadores de logro se consideran fundamentales y serán imprescindibles, aunque no suficientes, para poder obtener una calificación de aprobado en la asignatura. En cada una de las pruebas de evaluación

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realicen este serán evaluados como no presentados.

Evaluación Sumativa:

Evaluación continua: Aula y Aula de exámenes 95%. Evaluación continua: Laboratorio 5%.

Evaluación solo examen final: Aula de exámenes 100%.

*Las pruebas o actividades de clase consistirán en la realización de cuestionarios y/o la entrega de ejercicios

realizados.

CRITERIOS DE CALIFICACIÓN: Criterios de Calificación:

1) Evaluación continua:

Para aprobar la asignatura por evaluación continua el alumno deberá presentarse a todas las pruebas de las que consta la evaluación continua y obtener una calificación igual o superior a 3,0 puntos sobre 10 en cada una de ellas. Cuando alguna prueba conste de varias partes, se deberá obtener una calificación igual o superior a 3,0 puntos sobre 10,0 en cada una de ellas. También, la nota mínima requerida para superar las prácticas de Laboratorio será de 5,0 puntos sobre 10.

La nota final se obtendrá realizando una media ponderada según el porcentaje aproximado reflejado a continuación:

Prueba 1 Termodinámica: Teoría (15%)+Problema (31%) Semana 8

Prueba 2 Transferencia de Calor: Teoría (15%)+Problema (31%) Semana 14

Actividades de clase (3%)

Prácticas de Laboratorio (5%)

Para superar la asignatura es necesario obtener una calificación mayor o igual a 5,0 puntos. Los alumnos que no habiendo alcanzado esta calificación hayan obtenido una nota igual o superior a 3,0 utilizando la ponderación y las condiciones de la evaluación continua, podrán realizar un examen global de la misma al terminar el semestre. Dicho examen coincidirá con el examen final y se realizará con las mismas condiciones que este.

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2) Examen final. Convocatoria ordinaria:

Los alumnos que hayan optado por sólo examen final realizarán un examen conjunto de los contenidos de la asignatura, siendo la nota del acta la obtenida en este examen. Para la convocatoria ordinaria se realizará un examen final, consistente en 1 prueba de teoría y 2 problemas, calificadas cada una independientemente sobre 10. Para hacer media, la nota mínima en cada una de estas pruebas deberá ser igual o superior a 3,0 sobre 10. Cuando alguna prueba conste de varias partes, se deberá obtener una calificación igual o superior a 3,0 puntos sobre 10,0 en cada una de ellas. En caso de no poder realizar media, la nota máxima que podrá aparecer en actas será 4,0.

Teoría (Termodinámica 15% Transferencia de Calor 15%) Problema Termodinámica (35%)

Problema Transferencia de Calor (35%)

Se aprobará con una media ponderada igual o superior a 5,0.

3) Examen final. Convocatoria extraordinaria:

Los alumnos que hayan optado por sólo examen final realizarán un examen conjunto de los contenidos de la asignatura, siendo la nota del acta la obtenida en este examen. Para la convocatoria extraordinaria se realizará un examen final, consistente en 1 prueba de teoría y 2 problemas, calificadas cada una independientemente sobre 10. Para hacer media, la nota mínima en cada una de estas pruebas deberá ser igual o superior a 3,0 sobre 10. Cuando alguna prueba conste de varias partes, se deberá obtener una calificación igual o superior a 3,0 puntos sobre 10,0 en cada una de ellas. En caso de no poder realizar media, la nota máxima que podrá aparecer en actas será 4,0.

Teoría (Termodinámica 15% Transferencia de Calor 15%) Problema Termodinámica (35%)

Problema Transferencia de Calor (35%)

Se aprobará con una media ponderada igual o superior a 5,0.

CRITERIOS DE CALIFICACIÓN:

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Cuestionario eliminatorio sobre el guión de las prácticas (30%) Realización de la totalidad de las mismas (30%)

Entrega de las memorias solicitadas tras su realización (40%)

En total, se ofrecen al alumno 30 horas presenciales: 27 en aula y 3 en laboratorio.

EVALUACIÓN FORMATIVA (Trabajo Autónomo):

1) Cuestionarios de autoevaluación (Plataforma virtual de enseñanza, Moodle).

Periódicamente se propondrán cuestionarios de autoevaluación en la plataforma virtual de enseñanza. Permitirán al alumno comprobar la asimilación de conocimientos y preparar las pruebas correspondientes a la evaluación. Su realización con aprovechamiento puede aumentar la nota final, hasta en 1,5 puntos, de aquellos alumnos que hayan aprobado, siempre que hayan realizado el 80%, o más, de dichos cuestionarios.

EVALUACION Ref L.01 L.02 L.03 L.04 L.05 L.06

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L.07 L.08 L.09 L.10 L.11 L.12 L.13 L.14

(19)

L.16 L.17 L.18 L.19 L.20 L.21 L.22 L.23 L.24 L.25

(20)

L.26 L.27 L.28 L.29 L.30 L.31 L.32 L.33

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por radiación entre superficies grises. L.36 Calcular la transferencia de calor por

radiación entre las superficies de un recinto.

RA5,RA6

8. Recursos didácticos

8.1 Recursos didácticos de la asignatura

Nombre Tipo Observaciones

''Thermodynamics'', K. Wark, 6th Ed.: McGraw-Hill. 1999. Versión Española Edit. McGraw-Hill, 2001.

Bibliografía

"Fundamentals of Engineering Thermodynamics", M.J. Moran, H.W. Shapiro, D.D. Boettner y M.B. Bailey, 8th ed, Edit. John Wiley & Sons, Inc., 2014.

Bibliografía

''Termodinámica", Y. A. Çengel y M.A. Boles, Edit. McGraw-Hill, 2012, Versión española 7ª edición en versión inglesa, Edit. McGraw-Hill, 2011.

Bibliografía

''Transferencia de calor y masa. Fundamentos y aplicaciones", Y. A. Çengel, A. J. Ghajard, 4ª ed. McGraw-Hill, 2011

Bibliografía

''Fundamentos de transferencia de calor'' F.P Incropera y D.P. DeWitt 4ª Ed. Pearson Prentice Hall, 1996.

Bibliografía

Apuntes y presentaciones

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Tablas y diagramas disponibles en la

plataforma virtual de la asignatura. Bibliografía Página web de la asignatura

http://moodle.upm.es Recursos web http://webserver.dmt.upm.es/-isidoro/

bk3/index.html Recursos web

http://ocw.mit.edu/courses/find-by-topic/ Recursos web

http://www.animatedengines.com/ Recursos web http://termograf.unizar.es Recursos web http://webbook.nist.gov/chemistry/ Recursos web Aulas y Aulas de Dibujo. Equipamiento Centro de Cálculo. Equipamiento

Biblioteca. Equipamiento

Salas de estudio. Equipamiento

Laboratorio. Equipamiento

9. Otra información

9.1 Otra información sobre la asignatura

Código OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA

Obj 1. Que los estudiantes alcancen la capacidad necesaria para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la Ingeniería Marítima, de acuerdo con los conocimientos adquiridos según lo establecido en el Apartado 3.2 de esta memoria, que formen parte de las actividades de construcción, montaje, transformación, explotación, mantenimiento, reparación, o desguace de buques, embarcaciones y artefactos marinos, así como

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proyectos de Ingeniería Marítima.

Obj 3. Que los estudiantes se formen en el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y en la versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones basándose en los conocimientos adquiridos en materias básicas y tecnológicas propias de la Ingeniería Marítima.

Obj 4. Que los estudiantes alcancen la madurez necesaria para resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y para comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en los procesos del proyecto y la construcción de buques. Obj 5. Que los estudiantes se formen en la realización de

mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planos de labores y otros trabajos análogos en el ámbito de la Ingeniería Marítima.

Obj 6. Que los estudiantes se formen en el manejo de

especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento que afectan principalmente al proyecto de sistemas marinos y de su instalación a bordo.

Obj 7. Que los estudiantes lleguen a ser capaces de analizar y valorar el impacto social y ambiental de las soluciones técnicas navales.

Obj 8. Que los estudiantes lleguen a ser capaces de organizar y planificar actividades en relación con los sistemas marinos en el ámbito de los astilleros y de las instituciones y organismos marítimos.

Obj 9. Que los estudiantes se formen en el trabajo en un

entorno multilingüe y multidisciplinar.

Obj 10. Que los estudiantes alcancen el nivel de conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Naval, especialidad en Propulsión y Servicios del Buque.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS

UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS

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CLASES DE TEORÍA

CLASES PROBLEMAS

PRACTICAS

TRABAJOS AUTÓNOMOS

TRABAJOS EN GRUPO

TUTORÍAS

CARGA DE TRABAJO DE LA ASIGNATURA (por horas):

(Para el alumno que opta por el sistema de evaluación continua) TEMARIO

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Tema 1. Introducción

Tema 2. Equilibrio Termodinámico de las reacciones químicas.

Tema 3. Procesos de Combustión

Tema 4. Determinación de la composición en el equilibrio químico.

Tema 5. Ebullición y condensación.

Tema 6. Radiación

TOTAL:

Evaluaciones parciales

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