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Objetivos generales:

Desarrollar criterios y habilidades para seleccionar, programar y configurar los controladores lgicos programables

Objetivos especficos:

Introduccin a la neumtica.

Funciones lgicas Neumticas.

Mando Neumtico en funcin del desplazamiento y del tiempo.

Esta sesin aporta al logro del siguiente Resultad o de la Carrera:

Los estudiantes aplican creatividad en el diseo de sistemas.

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Introduccin Que es Neumtica ?

La tcnica que trata del aprovechamiento de las propiedades que tiene el aire comprimido.

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Composicin del aire

El aire que respiramos es elstico, comprimible y fluido.

Damos por hecho que el aire llena todo el espacio que lo contiene.

El aire se compone bsicamente de nitrgeno y de oxgeno.

Composicin por VolumenNitrgeno 78.09% N2Oxgeno 20.95% O2Argn 0.93% ArOtros 0.03%

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Presin Atmosfrica

La presin atmosfrica es causada por el peso del aire sobre nosotros.

Esta es menor cuando subimos una montaa y mayor al descender a una mina.

La presin vara con las condiciones atmosfricas.

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Atmsfera y vacio

La potencia de la presin atmosfrica es evidente en la industria de manipulacin donde se utilizan ventosas y equipos de vacio.

El vacio se consigue evacuando todo el aire de un sitio determinado.

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Presin

1 bar = 100.000 N/m2 (Newtons por metro cuadrado).

1 bar = 10 N/cm2

1000 mbar = 1 bar El sistema de medidas

anglosajn utiliza los pies por pulgada cuadrada (psi)1 psi = 68.95mbar14.5 psi = 1bar

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Unidades de presin Existen diversas unidades de medida de presin. Se muestran algunas de

ellas y sus equivalencias:

1 bar = 100.000 N/m2 = 10. N/cm2

1 bar = 100 kPa 1 bar = 14.50 psi 1 bar = 10.197 kgf/m2

1 mm Hg = 1,334 mbar aprox. 1 mm H2O = 0,0979 mbar aprox. 1 Torr = 1mmHg abs (para vacio)

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Presin y fuerza

El aire comprimido ejerce una fuerza de igual valor en todas las direcciones de la superficie del recipiente que lo contiene.

El lquido en un recipiente ser presurizado y transmitido con igual fuerza.

Por cada bar de manmetro, se ejercen 10 Newtons uniformemente sobre cada centmetro cuadrado.

1 bar = 10. N/cm2

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Presin y fuerza

La fuerza que se desarrolla sobre un pistn debido a la presin del aire comprimido es el rea efectiva multiplicada por la presin:

10 x Fuerza =D2

4 P

Newtons

D mm

P bar

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Propiedades de los fluidos, principios bsicos

Presin = Fuerza / Superficie

Presin : se define como la relacin entre la fuerza ejercida sobre lasuperficie de un cuerpo.

Unidades: 1 atmsfera 1 bar = 1 kg/cm 2 = 105 pascal

Caudal : es la cantidad de fluido que atraviesa la unidad de superficie enla unidad de tiempo.

Caudal = Volumen / tiempo

Potencia : es la presin que ejercemos multiplicada por el caudal.

W(potencia) = Presin * Caudal

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Presin atmosfrica, absoluta y relativa

Los manmetros indican el valor de presin relativa

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Ventajas del aire comprimido

-Es abundante (disponible de manera ilimitada).-Transportable (fcilmente transportable, adems los conductos de retorno soninnecesarios).

- Se puede almacenar (permite el almacenamiento en depsitos).- Resistente a las variaciones de temperatura.- Es seguro, antideflagrante (no existe peligro de explosin ni incendio).-Limpio (lo que es importante para industrias como las qumicas, alimentarias, textiles,etc.).

-Los elementos que constituyen un sistema neumtico, son simples y de fcilcomprensin).

- La velocidad de trabajo es alta.- Tanto la velocidad como las fuerzas son regulables de una manera continua.- Aguanta bien las sobrecargas (no existen riesgos de sobrecarga, ya que cuando staexiste, el elemento de trabajo simplemente para sin dao alguno).

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Desventajas del aire comprimido

-Necesita de preparacin antes de su utilizacin (eliminacin de impurezas yhumedad).

-Debido a la compresibilidad del aire, no permite velocidades de los elementosde trabajo regulares y constantes.

-Los esfuerzos de trabajo son limitados (de 20 a 30000 N).

-Es ruidoso, debido a los escapes de aire despus de su utilizacin.

- Es costoso. Es una energa cara, que en cierto punto es compensada por elbuen rendimiento y la facilidad de implantacin.

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Fundamentos fsicos

La ley de los gases perfectos relaciona tres magnitudes,presin (P), volumen (V) y temperatura (T), mediante la siguientefrmula:

P * V =m * R * T

Donde :P = presin (N/m2).V = volumen especifico (m3/kg) .m = masa (kg).R = constante del aire (R = 286,9 J/kg*k).T = temperatura (k)

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Fundamentos fsicos Ley de Boyle y Mariotte

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Fundamentos fsicos Ley de Boyle y Mariotte

La ley de Boyle establece que la presin de un gas en unrecipiente cerrado es inversamente proporcional al volume ndel recipiente, cuando la temperatura es constante.

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Fluidos hidrulicos

El Principio de Pascal, que dice as: Cuando se aplica presin a un fluidoencerrado en un recipiente, esta presin se transmite instantneamente y porigual en todas direcciones del fluido.

P = F1/S1 y P = F2/S2

Por lo que podemos poner

F1/S1 = F2/S2

otra forma de expresarlo es:

F1*S2 = F2 * S1

Observa la animacin de la izquierda: al disminuir el volumen que ocupa el gas es menor la superficie de choque y hay ms choques por unidad de tiempo (las partculas deben recorrer menos espacio hasta llega r a las paredes del recipiente), por lo que la presi n es mayor. Es decir, se cumple la ley de Boyle: al hacerse

la presin doble, el volumen se reduce a la mitad.

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Simbologa Neumtica

Para la identificacin de componentes y

el diseo de esquemas neumticos.

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Los Smbolos Neumticos estn diseados conforme a la Norma Internacional ISO 1219-1 1991.

Cubre la Simbologa Grfica para Sistemas y Componentes de Accionamiento por Fluido.

La Numeracin de las Vlvulas no est cubierta por la Norma ISO. Este aparatado se toma de la recomendacin de CETOP RP 68 P.

Normas: simbologa grfica

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Smbolos

Conexiones

Smbolo Descripcin

Unin de tuberas .

Cruce de tuberas .

Fuente de presin, hidrulica,neumtica.Escape sin rosca .

Escape con rosca .

Retorno a tanque .

Unidad operacional .

Unin mecnica, varilla, leva, etc.

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Smbolos

Medicin y mantenimiento

Smbolo Descripcin

Manmetro .

Termmetro .

Indicador ptico . Indicador neumtico.

Filtro .

Filtro con drenador de condensado,vaciado manual.Lubricador

Unidad de mantenimiento, filtro, regulador,lubricador. Grfico simplificado.

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Smbolos

Bombas, compresores y motores

Smbolo Descripcin

Bomba hidrulica de flujo unidireccional.

Compresor para aire comprimido.

Depsito hidrulico.

Depsito neumtico.

Motor neumtico 1 sentido de giro .

Motor neumtico 2 sentidos de giro .

Cilindro basculante 2 sentidos de giro .

Motor hidrulico 1 sentido de giro .

Motor hidrulico 2 sentidos de giro .

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Smbolos

Mecanismos (actuadores)

Smbolo DescripcinCilindro de simple efecto , retorno poresfuerzos externos.

Cilindro de simple efecto , retorno pormuelle.

Cilindro de doble efecto , vstago simple.

Cilindro de doble efecto , doble vstago.

Pinza de apertura angular de simpleefecto .

Pinza de apertura paralela de simpleefecto .

Pinza de apertura angular de dobleefecto .

Pinza de apertura paralela de dobleefecto .

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Smbolos

Accionamientos

Smbolo Descripcin

Mando manual en general, pulsador.

Botn pulsador, seta, control manual.

Mando con bloqueo, control manual.

Mando por palanca, control manual.

Muelle, control mecnico.

Rodillo palpador, control mecnico.

Presurizado neumtico.

Presurizado hidrulico.

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Smbolos

Vlvula 5/3 en posicin de escape.

Vlvula 5/3 en posicin normalmente abierta.

Vlvula 5/2.

Vlvula 4/2.

Vlvula 4/2.

Vlvula 3/2 en posicin normalmente cerrada.

DescripcinSmbolo

Vlvulas direccionales

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Smbolos

Vlvulas de control

Smbolo Descripcin

Vlvula de bloqueo (antirretorno).

Vlvula O (OR). Selector.

Vlvula de escape rpido, Vlvulaantirretorno.

Vlvula Y (AND).

Vlvula estranguladora unidireccional.Vlvula antirretorno de regulacin regulableen un sentido

Eyector de vaco. Vlvula de sopladode vaco.

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Mandos

Manual general

Pulsador

Tirador

Pulsador / tirador

Palanca

Pedal

Manual

Actuador giratorio

Pedal conproteccin

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Mandos

Presin piloto

Botn

Retorno por muelle

Rodillo

Rodillo unidireccional

Presin

Presin piloto

Presin diferencial

Enclavamiento3 posiciones

Mecnicos

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Elementos bsicos de un circuito neumtico

El generador de aire comprimido Las tuberas y los conductos Los actuadores Los elementos de mando y control

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Circuito neumtico

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Produccin del aire comprimido

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Produccin del aire comprimido

Compresor de mbolo

Compresor de paletas

Compresor de husillo o Roots

Compresor de tornillo

Turbocompresor

Smbolo de compresor

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Produccin del aire comprimido

El depsito

Smbolo deldepsito

Compresor y depsito

Tubo de polietileno

Unidad de mantenimiento

Smbolo de la unidad de mantenimiento

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Elementos de trabajo: actuadores

Cilindro de simple efecto

Cilindro de dobleefecto

Cilindros

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Elementos de trabajo: actuadores

Motor de paletas Cilindro basculante

Motor de paletasdoble sentido

ACTUADOR PIN CREMALLERA

El vstago es una cremallera que acciona un pin y transforma el movimiento lineal en un movimiento giratorio, hacia la izquierda o hacia la derecha, segn el sentido del mbolo.

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Vlvulas auxiliares

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Vlvulas auxiliares

Antiretorno

Regulador de caudal unidireccional

Regulador de caudal bidireccional

Funcin Y

Funcin O

Vlvula de escape rpido con silenciador

Silenciador

Presostato elctrico pre-tarado

Presostato elctricoregulable

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Elementos de mando: vlvulas

Vlvula OR Vlvula AND

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Elementos de mando: vlvulas

Vlvula antirretorno

Vlvula estranguladora unidireccional

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Copyright Tecsup 2011

Estructura simbologa vlvulas

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Elementos de mando: vlvulas

Vlvula 3/2 Vlvula 5/2

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La funcin que cumple una vlvula viene dada por 2 nmeros separados por una barra, ej. 3/2..

El primer nmero indica el nmero de vas de la vlvula. Es decir, entradas, salidas y escapes excluyendo los pilotajes y seales externas.

El segundo nmero indica el nmero de posibles estados de la vlvula.

Estructura simbologa vlvulas

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As una vlvula 3/2 dispone de 3 conexiones (normalmente una entrada, una salida y un escape) y 2 posiciones (una posicin de reposo y otra actuada).

Los cuadrados pertenecen a una sola vlvula.

normalactuada

Estructura simbologa vlvulas

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Estructura simbologa vlvulas

Las conexiones se muestran en tan solo una de las posiciones y indican el estado que prevalece.

normal

Junto a una posicin concreta se muestra el actuado r correspondiente.

Accionando el pulsador se acta la vlvula

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Estructura simbologa vlvulas Junto a una posicin concreta se muestra el actuador

correspondiente.

Accionando el pulsador se acta la vlvula

Posicin de reposo producida por un muelle

Junto a una posicin concreta se muestra el actuado r correspondiente.

Posicin de reposo producida por un muelle

Accionando el pulsador se acta la vlvula

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Estructura simbologa vlvulas

Cuando se acta la vlvula su smbolo se puede visualizar con las conexiones alineadas en cada uno de los estados.

Cuando se acta la vlvula su smbolo se puede visualizar con las conexiones alineadas en cada uno de los estados.

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Vlvulas

Vlvula 2/2

Vlvula 3/2

Posicin de reposo

Vlvulas bsicas antes de aadir los actuadores:

Ejemplos, pulsador con retorno por muelle:

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Vlvulas

Vlvula 5/2

Vlvula 4/2

Posicin de reposo

Vlvulas bsicas antes de aadir los actuadores:

Ejemplos, pulsador con retorno por muelle:

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Vlvulas

Actuada

Vlvula 5/2

Vlvula 4/2

Vlvulas bsicas antes de aadir los actuadores:

Ejemplos, pulsador con retorno por muelle:

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Elementos de un sistema neumtico

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Accionamiento cilindro s/e

Accionamiento de un cilindro s/e. Variante vstago en reposo a ms,

pulsando a menos. Ver accionamiento cilindro s/e

vstago extendido.

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Accionamiento cilindro d/e

Se precisan dos vlvulas 3/2 para accionar un solo cilindro.

Caractersticas del cilindro en posicin de reposo.

Circuitos de accionamiento

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MANDO DIRECTO de un Cilindro de Doble Efecto

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MANDO INDIRECTO de un Cilindro de Doble Efecto con Vlvula Biestable

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REGULACIN PRIMARIA para la entrada y la salida del vstago del cilindro

REGULACIN SECUNDARIA para la entrada y la salida d el vstago del cilindro

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Simulacin

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68

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Copyright Tecsup 2011

Numeracin conexiones

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Numeracin conexiones

1

212 10

1

24

5 3

14 12

1

2

3

12 10

1

2 4

3

14 12

Segn CETOP RP68P

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Diseo de circuitos neumticos

Actuadores. Elementos de control. Funciones lgicas. Emisores de seal, seales de control. Toma de presin y unidad de mantenimiento.

Colocacin de elementos

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Diseo de circuitos neumticos

Designacin de componentes

Designacin de componentes Nmeros

Alimentacin de energa 0.

Elementos de trabajo 1.0, 2.0, etc.

Elementos de control o mando .1

Elementos ubicados entre elelemento de mando y el elementode trabajo

.01, .02, etc.

Elementos que inciden en elmovimiento de avance del cilindro

.2, .4, etc.

Elementos que inciden en elmovimiento de retroceso del cilindro

.3, .5, etc.

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Diseo de circuitos neumticos

Designacin deconexiones

Letras Nmeros

Conexiones de trabajo A, B, C ... 2, 4, 6 ...

Conexin de presin,alimentacin de energa

P 1

Escapes, retornos R, S, T ... 3, 5, 7 ...

Descarga L

Conexiones de mando X, Y, Z ... 10,12,14...

Por ejemplo: La representacincompleta de las vlvulas puede ser:

Vlvula 3/2pilotada porpresin.

Vlvula 5/2pilotada porpresin.

Designacin de conexiones

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Aplicaciones bsicas

Control de un cilindro de simple efecto

0.1 Unidad de mantenimiento.1.1 Vlvula 3/2 con enclavamiento.1.0 Cilindro de simple efecto.

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Aplicaciones bsicas

Control de un cilindro de doble efecto

0..1 Unidad de mantenimiento.1.1 Vlvula 5/2 con enclavamiento.1.0 Cilindro de doble efecto.

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Aplicaciones bsicas

Pulsador de avance y de retroceso, con cilindro de doble efecto

0.1 Unidad de mantenimiento.1.1 Vlvula 5/2 activa y retorno por presin.1.2 Vlvula 3/2 con enclavamiento, para el avance.1.3 Vlvula 3/2 con enclavamiento, para el retorno.1.0 Cilindro de doble efecto.

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Aplicaciones bsicas

Utilizacin de la vlvula estranguladora de caudal

0.1 Unidad de mantenimiento.1.1 Vlvula 5/2 activa y retorno por presin.1.2 Vlvula 3/2 con enclavamiento, para el avance.1.3 Vlvula 3/2 con enclavamiento, para el retorno.1.0 Cilindro de doble efecto.1.01- vlvula estranguladora de caudal.

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Aplicaciones bsicas

Utilizacin de un final de carrera

0.1 Unidad de mantenimiento.1.1 Vlvula 5/2 activa y retorno por presin.1.2 Vlvula 3/2 con enclavamiento, para el avance.1.3 Vlvula 3/2 con final de carrera, para el retorno.1.0 Cilindro de doble efecto.

Simulacin

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Aplicaciones bsicas

La puerta OR

0.1 Unidad de mantenimiento.1.1 Vlvula 5/2 activa y retorno porpresin.1.2 Vlvula 3/2 con enclavamiento,para el avance.1.4 Vlvula 3/2 con enclavamiento,para el avance.1.3 Vlvula 3/2 con enclavamiento,para el retorno.1.6- Vlvula OR.1.0 Cilindro de doble efecto.

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Aplicaciones bsicas

La puerta OR

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Aplicaciones bsicas

La puerta AND

0.1 Unidad de mantenimiento.1.1 Vlvula 5/2 activa y retorno porpresin.1.2 Vlvula 3/2 con enclavamiento,para el avance.1.4 Vlvula 3/2 con enclavamiento,para el avance.1.3 Vlvula 3/2 con enclavamiento,para el retorno.1.6- Vlvula AND.1.0 Cilindro de doble efecto.

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Aplicaciones bsicas

La puerta AND

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Gracias

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EjercicioEncontrar la presin ejercida en un cilindro de 400 cm3en Arequipa, con una relacin de compresin de 10.5 a 1

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Cunto vale la presin atmosfrica normal del aire?

Solucin:

Como es sabido, ah vale760 mm Hg = 101.325 Pa = 1,01325 bar

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Encontrar la presin atmosfrica en la ciudad de Arequipa