Prueba de voltaje y relación de giro del transformador

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Ultima edición el 21 septiembre, 2023

El transformador es uno de los dispositivos más importantes en la industria eléctrica, ya que permite la transferencia de energía eléctrica de un circuito a otro mediante un proceso de inducción electromagnética. Su correcto funcionamiento es esencial para garantizar la estabilidad y seguridad del sistema eléctrico.

La prueba de voltaje y relación de giro del transformador es una de las pruebas más importantes que se realizan para evaluar su estado y determinar si cumple con los estándares de calidad y seguridad establecidos. Esta prueba se realiza para medir la relación de voltaje entre las bobinas primaria y secundaria del transformador, así como la relación de giro entre ellas.

En esta presentación, se explicará en detalle en qué consiste la prueba de voltaje y relación de giro del transformador, cuál es su importancia y cómo se realiza. Además, se describirán los diferentes tipos de transformadores que existen y los factores que influyen en su rendimiento y eficiencia. Por último, se hablará sobre las normas y estándares que rigen la fabricación y prueba de transformadores, así como las medidas de seguridad necesarias para su manipulación y mantenimiento.

Indice de contenidos

Principales características de la prueba de voltaje

La prueba de voltaje es una técnica utilizada para evaluar la calidad de los transformadores eléctricos. Esta prueba es muy importante porque nos permite detectar cualquier tipo de falla o problema en los transformadores antes de que se conviertan en un problema mayor. A continuación, te explicamos las principales características de la prueba de voltaje.

1. Prueba de aislamiento

La prueba de voltaje se basa en la medición de la resistencia del aislamiento del transformador. Esta medición es necesaria para asegurarnos de que el aislamiento está en buen estado y es capaz de soportar voltajes eléctricos altos. La prueba de aislamiento se realiza aplicando un voltaje de prueba al transformador y midiendo la corriente que fluye a través del aislamiento.

2. Prueba de relación de giro

La prueba de voltaje también se utiliza para medir la relación de giro del transformador. La relación de giro es la relación entre el número de vueltas del devanado primario y el número de vueltas del devanado secundario. Esta relación es muy importante porque nos permite determinar la tensión de salida del transformador en función de la tensión de entrada. La prueba de relación de giro se realiza aplicando un voltaje de prueba al devanado primario y midiendo la tensión de salida del devanado secundario.

3. Prueba de resistencia del devanado

Otra característica importante de la prueba de voltaje es la medición de la resistencia del devanado del transformador. Esta medición nos permite determinar si hay algún cortocircuito o circuito abierto en el devanado. La prueba de resistencia del devanado se realiza aplicando un voltaje de prueba al devanado y midiendo la corriente que fluye a través de él.

4. Prueba de polaridad

Finalmente, la prueba de voltaje también se utiliza para verificar la polaridad del transformador. La polaridad del transformador es muy importante porque nos permite conectarlo correctamente a la red eléctrica. La prueba de polaridad se realiza aplicando un voltaje de prueba al devanado primario y midiendo la polaridad de la tensión de salida del devanado secundario.

Esta prueba nos permite detectar cualquier tipo de falla o problema en los transformadores antes de que se conviertan en un problema mayor. Las principales características de la prueba de voltaje son la prueba de aislamiento, la prueba de relación de giro, la prueba de resistencia del devanado y la prueba de polaridad.

Métodos para la determinación de la relación de giro

Cuando se realiza una prueba de voltaje en un transformador, es importante determinar la relación de giro para poder conocer su eficiencia y capacidad de transformación. A continuación, se describen algunos métodos para llevar a cabo esta tarea:

1. Método de voltaje

Este método se basa en la medición de los voltajes de entrada y salida del transformador. Para ello, se conecta un voltímetro en el primario y otro en el secundario, y se mide la relación de los voltajes. La relación de giro se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

N1/N2 = V1/V2

donde N1 y N2 son el número de vueltas en los devanados primario y secundario, respectivamente, y V1 y V2 son los voltajes medidos en el primario y secundario, respectivamente.

Este método es simple y rápido, pero puede presentar errores debido a la imprecisión de los voltímetros utilizados.

2. Método de la corriente

Este método se basa en la medición de las corrientes de entrada y salida del transformador. Para ello, se conecta un amperímetro en el primario y otro en el secundario, y se mide la relación de las corrientes. La relación de giro se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

N1/N2 = I2/I1

donde I1 y I2 son las corrientes medidas en el primario y secundario, respectivamente.

Este método es más preciso que el de voltaje, ya que las corrientes son menos susceptibles a errores de medición. Sin embargo, requiere de un mayor conocimiento técnico y de equipos más precisos.

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3. Método de la carga

Este método se basa en la medición de la potencia de entrada y salida del transformador en diferentes niveles de carga. Para ello, se conecta un vatímetro en el primario y otro en el secundario, y se mide la relación de las potencias. La relación de giro se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

N1/N2 = √(P1/P2)

donde P1 y P2 son las potencias medidas en el primario y secundario, respectivamente.

Este método es el más preciso de todos, ya que tiene en cuenta la eficiencia del transformador en diferentes niveles de carga. Sin embargo, es el más complicado y requiere de un mayor tiempo y recursos.

4. Método de la impedancia

Este método se basa en la medición de las impedancias del primario y secundario del transformador. Para ello, se conecta un medidor de impedancia en el primario y otro en el secundario, y se mide la relación de las impedancias. La relación de giro se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

N1/N2 = √(Z1/Z2)

donde Z1 y Z2 son las impedancias medidas en el primario y secundario, respectivamente.

Este método es poco utilizado debido a que requiere de equipamiento especializado y un conocimiento técnico avanzado.

La elección del método adecuado dependerá de las necesidades y recursos disponibles para la medición.

Condiciones de operación del transformador

El transformador es un equipo fundamental en el sistema eléctrico, ya que permite modificar los niveles de voltaje y corriente eléctrica de la energía eléctrica. Para que este equipo funcione de manera correcta, es importante considerar las siguientes condiciones de operación:

Nivel de voltaje de entrada y salida

El transformador está diseñado para trabajar con un rango de voltaje específico. Es importante verificar que el nivel de voltaje de entrada y salida se encuentre dentro de los límites permitidos por el fabricante. Si el voltaje es demasiado alto o demasiado bajo, el transformador puede sufrir daños y no funcionar de manera correcta.

Frecuencia de operación

La frecuencia de operación también es importante para el correcto funcionamiento del transformador. Es necesario que la frecuencia de operación sea la misma para la que está diseñado el equipo. Si la frecuencia es diferente, el transformador puede sufrir daños y no funcionar de manera correcta. Por ejemplo, un transformador diseñado para trabajar a 50 Hz no funcionará de manera correcta si se utiliza en un sistema eléctrico de 60 Hz.

Factor de potencia

El factor de potencia es una medida de la eficiencia energética del transformador. Se refiere a la relación entre la potencia real y la potencia aparente que consume el equipo. Es importante que el factor de potencia se encuentre dentro de los límites permitidos por el fabricante. Si el factor de potencia es demasiado bajo, el transformador puede consumir más energía de la que realmente necesita y puede sufrir daños. Por otro lado, si el factor de potencia es demasiado alto, puede haber un desperdicio de energía.

Carga del transformador

El transformador está diseñado para trabajar con una carga específica. Es importante verificar que la carga del transformador no exceda los límites permitidos por el fabricante. Si la carga es demasiado alta, el transformador puede sobrecalentarse y sufrir daños. Por otro lado, si la carga es demasiado baja, puede haber un desperdicio de energía.

Temperatura ambiente

La temperatura ambiente también es importante para el correcto funcionamiento del transformador. Es necesario que la temperatura ambiente se encuentre dentro de los límites permitidos por el fabricante. Si la temperatura ambiente es demasiado alta, el transformador puede sobrecalentarse y sufrir daños. Por otro lado, si la temperatura ambiente es demasiado baja, puede disminuir la eficiencia del transformador.

De esta manera, se puede garantizar un funcionamiento eficiente y seguro del equipo en el sistema eléctrico.

Elementos necesarios para la realización de la prueba

La prueba de voltaje y relación de giro del transformador es una prueba importante para asegurarse de que el transformador esté funcionando correctamente. Para llevar a cabo esta prueba, es necesario contar con los siguientes elementos:

1. Voltímetro

El voltímetro es un instrumento que se utiliza para medir el voltaje en un circuito eléctrico. En la prueba de voltaje y relación de giro del transformador, se utiliza para medir el voltaje en los terminales del transformador.

Es importante asegurarse de que el voltímetro esté calibrado correctamente para obtener medidas precisas.

2. Fuente de voltaje

La fuente de voltaje es un dispositivo que se utiliza para suministrar energía eléctrica a un circuito. En la prueba de voltaje y relación de giro del transformador, se utiliza para suministrar la energía eléctrica necesaria para hacer funcionar el transformador.

3. Cables de conexión

Los cables de conexión se utilizan para conectar el voltímetro y la fuente de voltaje al transformador. Es importante utilizar cables de buena calidad para evitar la interferencia en las mediciones.

4. Transformador de prueba

El transformador de prueba es un transformador especialmente diseñado para llevar a cabo pruebas de voltaje y relación de giro. Este transformador tiene terminales especiales para la conexión de los cables de prueba.

5. Carga de prueba

La carga de prueba se utiliza para simular la carga normal del transformador. Debe ser capaz de soportar el voltaje y la corriente del transformador sin sufrir daños.

Es importante asegurarse de que la carga de prueba esté conectada correctamente para evitar dañar el transformador o la carga de prueba.

6. Esquema eléctrico

Es necesario contar con un esquema eléctrico del transformador y del circuito de prueba para asegurarse de que las conexiones se realizan correctamente.

Es recomendable tener un esquema eléctrico impreso para poder consultarlo durante la prueba.

Todos estos elementos deben estar en buen estado y ser utilizados correctamente para obtener resultados precisos y evitar daños en el transformador o en la carga de prueba.

Valores nominales de tensión y corriente

En el ámbito de la electricidad y la electrónica, se utilizan valores nominales de tensión y corriente para describir el funcionamiento de diversos dispositivos. Estos valores se refieren a la cantidad de electricidad que fluye a través de un circuito en condiciones normales de operación.

Valores nominales de tensión

Los valores nominales de tensión se refieren a la cantidad de electricidad que fluye a través de un circuito en condiciones normales de operación. El valor nominal de tensión se expresa en voltios (V) y se utiliza para describir la tensión de alimentación de diversos dispositivos eléctricos.

Por ejemplo, una bombilla de luz puede tener un valor nominal de tensión de 120V, lo que significa que está diseñada para funcionar con una tensión de alimentación de 120 voltios.

Valores nominales de corriente

Los valores nominales de corriente se refieren a la cantidad de electricidad que fluye a través de un circuito en condiciones normales de operación. El valor nominal de corriente se expresa en amperios (A) y se utiliza para describir la capacidad de carga de diversos dispositivos eléctricos.

Por ejemplo, un motor eléctrico puede tener un valor nominal de corriente de 5A, lo que significa que está diseñado para funcionar con una corriente máxima de 5 amperios.

Importancia de los valores nominales

Los valores nominales son importantes porque permiten a los diseñadores de circuitos y dispositivos eléctricos crear sistemas que funcionen de manera segura y eficiente. Si un dispositivo eléctrico se alimenta con una tensión o corriente que excede su valor nominal, puede sufrir daños o incluso llegar a fallar.

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Por ejemplo, si una bombilla de luz diseñada para funcionar con una tensión nominal de 120V se alimenta con una tensión de 240V, es probable que se queme y deje de funcionar. De manera similar, si un motor eléctrico diseñado para funcionar con una corriente nominal de 5A se alimenta con una corriente de 10A, es probable que se sobrecaliente y sufra daños irreparables.

Conclusión

Estos valores permiten a los ingenieros y diseñadores crear sistemas que funcionen de manera segura y eficiente, y evitan daños y fallas en los equipos.

Cálculos relacionados con la prueba de voltaje

La prueba de voltaje es una técnica utilizada para evaluar el rendimiento de un transformador. Consiste en aplicar un voltaje a través de los terminales primarios del transformador y medir la tensión en los terminales secundarios. La relación de voltaje de un transformador se define como la relación entre el voltaje primario y el secundario. Para realizar una prueba de voltaje, se deben realizar algunos cálculos relacionados con la relación de giro del transformador. A continuación, se explicarán estos cálculos detalladamente:

Cálculo de la relación de giro

La relación de giro de un transformador se define como la relación entre el número de vueltas de alambre en el devanado primario y el número de vueltas de alambre en el devanado secundario. Este cálculo es importante porque determina la relación de voltaje del transformador. La fórmula para calcular la relación de giro es la siguiente:

Número de vueltas primario / Número de vueltas secundario = Relación de giro

Por ejemplo, si un transformador tiene 100 vueltas en el devanado primario y 10 vueltas en el devanado secundario, la relación de giro sería:

100 vueltas / 10 vueltas = 10:1

Cálculo de la tensión secundaria

La tensión secundaria es la tensión medida en los terminales secundarios del transformador durante la prueba de voltaje. La fórmula para calcular la tensión secundaria es la siguiente:

Tensión primaria x Relación de giro = Tensión secundaria

Por ejemplo, si se aplica un voltaje primario de 1000 V a un transformador con una relación de giro de 10:1, la tensión secundaria sería:

1000 V x 10 = 10 000 V

Cálculo de la relación de carga

La relación de carga de un transformador se define como la relación entre la carga conectada al transformador y la capacidad nominal del transformador. Es importante calcular la relación de carga para asegurarse de que el transformador no esté sobrecargado durante la prueba de voltaje. La fórmula para calcular la relación de carga es la siguiente:

Carga conectada / Capacidad nominal = Relación de carga

Por ejemplo, si se conecta una carga de 50 kVA a un transformador con una capacidad nominal de 100 kVA, la relación de carga sería:

50 kVA / 100 kVA = 0,5

En resumen, para realizar una prueba de voltaje en un transformador, se deben realizar los siguientes cálculos:

  • Calcular la relación de giro
  • Calcular la tensión secundaria
  • Calcular la relación de carga

Estos cálculos garantizan que la prueba se realice de manera segura y efectiva, y proporcionan información valiosa sobre el rendimiento del transformador.

Utilización de alimentadores de control para la prueba

La prueba de voltaje y relación de giro del transformador es crucial para garantizar su eficiencia y seguridad. Una de las herramientas más importantes para llevar a cabo esta prueba es el uso de alimentadores de control.

¿Qué son los alimentadores de control?

Los alimentadores de control son dispositivos que se utilizan para suministrar energía eléctrica a los equipos de prueba, como los medidores de voltaje y relación de giro. Estos dispositivos son capaces de ajustar la tensión y la corriente de salida para garantizar una precisión y seguridad óptimas durante la prueba.

¿Por qué son importantes los alimentadores de control en la prueba de voltaje y relación de giro del transformador?

Los alimentadores de control son fundamentales para la prueba de voltaje y relación de giro del transformador por las siguientes razones:

  • Permiten ajustar la tensión y la corriente de salida para garantizar una precisión óptima en la medición de voltaje y relación de giro.
  • Protegen los equipos de prueba de sobrecargas eléctricas y otros riesgos eléctricos.
  • Controlan la energía eléctrica suministrada a los equipos de prueba para garantizar una seguridad óptima durante la prueba.

¿Cómo se utilizan los alimentadores de control en la prueba de voltaje y relación de giro del transformador?

Para utilizar los alimentadores de control en la prueba de voltaje y relación de giro del transformador, se deben seguir los siguientes pasos:

  1. Conectar el transformador a los terminales del alimentador de control.
  2. Ajustar la tensión y la corriente de salida del alimentador de control a los valores adecuados para la prueba.
  3. Conectar los medidores de voltaje y relación de giro a los terminales del alimentador de control.
  4. Iniciar la prueba y realizar las mediciones necesarias.
  5. Desconectar los equipos de prueba y el transformador de los terminales del alimentador de control.

Ejemplo de uso de alimentadores de control en la prueba de voltaje y relación de giro del transformador

Imaginemos que un técnico de mantenimiento debe realizar la prueba de voltaje y relación de giro en un transformador de 500 kVA. Para realizar la prueba, el técnico necesita utilizar un alimentador de control capaz de suministrar una tensión de 120V y una corriente de 10A. El técnico conecta el transformador a los terminales del alimentador de control y ajusta la tensión y la corriente de salida a los valores adecuados. Luego, conecta los medidores de voltaje y relación de giro a los terminales del alimentador de control y realiza las mediciones necesarias. Una vez que ha completado la prueba, el técnico desconecta los equipos de prueba y el transformador de los terminales del alimentador de control.

Como se puede ver en este ejemplo, los alimentadores de control son herramientas esenciales para garantizar una prueba de voltaje y relación de giro precisa y segura en transformadores y otros equipos eléctricos.

Utilización de alimentadores de control para la prueba

La prueba de voltaje y relación de giro del transformador es crucial para garantizar su eficiencia y seguridad. Una de las herramientas más importantes para llevar a cabo esta prueba es el uso de alimentadores de control.

¿Qué son los alimentadores de control?

Los alimentadores de control son dispositivos que se utilizan para suministrar energía eléctrica a los equipos de prueba, como los medidores de voltaje y relación de giro. Estos dispositivos son capaces de ajustar la tensión y la corriente de salida para garantizar una precisión y seguridad óptimas durante la prueba.

¿Por qué son importantes los alimentadores de control en la prueba de voltaje y relación de giro del transformador?

Los alimentadores de control son fundamentales para la prueba de voltaje y relación de giro del transformador por las siguientes razones:

  • Permiten ajustar la tensión y la corriente de salida para garantizar una precisión óptima en la medición de voltaje y relación de giro.
  • Protegen los equipos de prueba de sobrecargas eléctricas y otros riesgos eléctricos.
  • Controlan la energía eléctrica suministrada a los equipos de prueba para garantizar una seguridad óptima durante la prueba.

¿Cómo se utilizan los alimentadores de control en la prueba de voltaje y relación de giro del transformador?

Para utilizar los alimentadores de control en la prueba de voltaje y relación de giro del transformador, se deben seguir los siguientes pasos:

  1. Conectar el transformador a los terminales del alimentador de control.
  2. Ajustar la tensión y la corriente de salida del alimentador de control a los valores adecuados para la prueba.
  3. Conectar los medidores de voltaje y relación de giro a los terminales del alimentador de control.
  4. Iniciar la prueba y realizar las mediciones necesarias.
  5. Desconectar los equipos de prueba y el transformador de los terminales del alimentador de control.
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Ejemplo de uso de alimentadores de control en la prueba de voltaje y relación de giro del transformador

Imaginemos que un técnico de mantenimiento debe realizar la prueba de voltaje y relación de giro en un transformador de 500 kVA. Para realizar la prueba, el técnico necesita utilizar un alimentador de control capaz de suministrar una tensión de 120V y una corriente de 10A. El técnico conecta el transformador a los terminales del alimentador de control y ajusta la tensión y la corriente de salida a los valores adecuados. Luego, conecta los medidores de voltaje y relación de giro a los terminales del alimentador de control y realiza las mediciones necesarias. Una vez que ha completado la prueba, el técnico desconecta los equipos de prueba y el transformador de los terminales del alimentador de control.

Como se puede ver en este ejemplo, los alimentadores de control son herramientas esenciales para garantizar una prueba de voltaje y relación de giro precisa y segura en transformadores y otros equipos eléctricos.

Consideraciones de seguridad en la prueba

Al realizar una prueba de voltaje y relación de giro del transformador, es importante tener en cuenta algunas consideraciones de seguridad para evitar riesgos y daños. A continuación, se presentan algunas de las medidas de precaución que se deben tomar:

1. Desconexión del transformador

Antes de realizar la prueba, es necesario desconectar el transformador de la red eléctrica para evitar accidentes y posibles daños en el equipo. Además, se debe asegurar que el transformador esté completamente descargado para evitar descargas eléctricas.

2. Uso de equipos de protección personal

Es importante utilizar equipos de protección personal como guantes, gafas de seguridad y zapatos dieléctricos para evitar el contacto con componentes energizados y prevenir lesiones en caso de una falla en el equipo.

3. Verificar las condiciones del equipo

Antes de la prueba, es necesario realizar una revisión del equipo para asegurarse de que se encuentre en buenas condiciones y no haya riesgos de fallas eléctricas o mecánicas. Asimismo, se debe verificar que el equipo esté calibrado correctamente.

4. Aislamiento adecuado

Es importante asegurar que el transformador se encuentre correctamente aislado para evitar cortocircuitos y proteger al personal que realiza la prueba. Se deben utilizar materiales aislantes de alta calidad y verificar que se encuentren en buenas condiciones antes de su uso.

5. No exceder los límites de voltaje

Es importante tener en cuenta los límites de voltaje del equipo y no excederlos durante la prueba para evitar daños en el transformador y en los equipos de medición. Además, se deben seguir las instrucciones del fabricante para evitar posibles riesgos.

La desconexión del transformador, el uso de equipos de protección personal, la verificación de las condiciones del equipo, el aislamiento adecuado y no exceder los límites de voltaje son algunas de las consideraciones de seguridad que se deben tener en cuenta.

Verificación de los parámetros del transformador

Antes de realizar la prueba de voltaje y relación de giro del transformador, es importante verificar algunos parámetros clave para asegurar la seguridad y la precisión de la prueba. A continuación, se detallan los pasos necesarios:

1. Verificar la tensión nominal del transformador

Es importante asegurarse de que la tensión nominal del transformador coincida con la tensión de la fuente de alimentación utilizada para la prueba. Si la tensión nominal del transformador es menor que la tensión de la fuente de alimentación, podría haber un riesgo de sobrecarga y daño al transformador.

2. Verificar la corriente nominal del transformador

La corriente nominal del transformador debe ser adecuada para las condiciones de carga previstas. Si la corriente nominal es demasiado baja, el transformador podría sobrecalentarse y dañarse durante la prueba.

3. Verificar la polaridad del transformador

Es importante asegurarse de que la polaridad del transformador sea la correcta antes de realizar la prueba. Si la polaridad es incorrecta, la prueba de relación de giro podría dar resultados erróneos.

4. Verificar la conexión del transformador

Antes de realizar la prueba, es importante asegurarse de que el transformador esté correctamente conectado. Esto incluye verificar que los cables estén conectados correctamente a los terminales del transformador y que no haya cables sueltos o dañados.

5. Verificar la resistencia de los devanados del transformador

La resistencia de los devanados del transformador debe ser medida antes de la prueba. Si la resistencia es demasiado alta, podría haber un problema de aislamiento en el transformador.

6. Verificar la continuidad del circuito

Antes de realizar la prueba, es importante verificar la continuidad del circuito. Esto incluye verificar que no haya circuitos abiertos o cortocircuitos en el circuito del transformador.

7. Verificar el estado de la fuente de alimentación

La fuente de alimentación utilizada para la prueba también debe ser verificada antes de la prueba. Esto incluye verificar que la tensión de la fuente de alimentación sea estable y que no haya problemas de interferencia electromagnética.

Una vez que se han verificado todos estos parámetros, se puede proceder a realizar la prueba de voltaje y relación de giro del transformador con seguridad y precisión.

En conclusión, la prueba de voltaje y relación de giro del transformador es un paso crucial en la evaluación de su estado y funcionamiento. Esto no solo ayuda a mantener la integridad del transformador, sino que también previene cualquier posible falla que pueda resultar en un accidente o daño irreparable. A través de la realización de estas pruebas, los técnicos pueden asegurarse de que el transformador está funcionando de manera eficiente y segura, lo que permite un suministro de energía confiable y sostenible. Por lo tanto, es importante que los propietarios y operadores de transformadores comprendan la importancia de estas pruebas y se aseguren de realizarlas de manera regular para garantizar un suministro de energía seguro y confiable.

En conclusión, la prueba de voltaje y la relación de giro son dos pruebas críticas en el análisis de la operación y el rendimiento de los transformadores. La prueba de voltaje ayuda a identificar cualquier desequilibrio de voltaje en las bobinas del transformador, mientras que la prueba de relación de giro verifica si el transformador está funcionando correctamente en términos de su relación de voltaje y corriente. Ambas pruebas son esenciales para garantizar la seguridad y el rendimiento óptimo del transformador y deben realizarse regularmente. Además, es importante que estas pruebas sean realizadas por personal capacitado y experimentado para garantizar la precisión y fiabilidad de los resultados.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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