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GUÍA DE LOCALIZACIÓN DE AVERÍAS EN EL ANÁLISIS DE ACEITE Esta guía de localización de averías está diseñada para asistir al usuario no solamente en la interpretación de informes de análisis de aceite, sino también implementar acciones correctivas apropiadas. No se pretende que esta guía sea una referencia definitiva, sino una guía simple que se utilizará con otros materiales de referencia.

ANÁLISIS ESPECTRO QUÍMICO - WEAR METALS ACERO (Fe) Origen: Bloques, Engranajes, Anillos, Cojinetes, Paredes de Cilindros, Culata, Oxidación Propósito:

Debido a su resistencia, el hierro es el metal base para muchas partes del motor. Debido a que el acero se oxida, éste se alea con otros metales (p.e. Cromo, Aluminio, Níquel) originando el acero.

CROMO (Cr) Origen: Ejes, Anillos, Cromatos del Sistema de Refrigeración Propósito:

Debido a su resistencia y dureza, el Cromo es usado para recubrir los anillos y ejes que son generalmente de acero (más suave). El cromo también se alea con hierro (acero) para mayor resistencia.

ALUMINIO (Al) Origen: Bocinas, Algunos Cojinetes, Pistones, Cargadores Turbo, Ruedas de Compresores Propósito:

El aluminio es un metal liviano fuerte (masa más pequeña) que disipa bien el calor y ayuda a la tranferencia térmica.

COBRE (Cu) Origen: Cojinetes, Bocinas, Refrigeradores de Aceite, Radiadores, Arandelas Axial del Cigüeñal, Bocina de Biela, Aditivos del Aceite para anti-desgaste/anti-oxidante Propósito:

El cobre es utilizado para que se desgaste primero, para así proteger otros componentes. El cobre se conforma bien, así que se usa para asentar los cojinetes al cigüeñal.

PLOMO (Pb) Origen: Recubrimiento de Cojinetes, Aditivos del Aceite en Engranajes, Contaminación de Gasolina Propósito:

El plomo es un material conformado usado para recubrir cojinetes. El plomo aparecerá en motores nuevos mientras los cojinetes se estén MELDING y conformando. Si aparece plomo después, el origen puede ser desalineamiento.

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ANÁLISIS ESPECTRO QUÍMICO - WEAR METALS (cont.) NIQUEL (Ni) Origen: Vástagos de válvulas, Guía de las válvulas, Insertos de Anillo en Pistones Propósito:

El níquel es aleado con hierro en aceros de alta resistencia usados para hacer vástagos y guías de válvulas.

PLATA (Ag) Origen: Jaulas de Cojinetes (cojinetes de baja fricción), Soldadura de Plata, Cojinetes del Turbocargador y Bocinas del Pin del Muñón. Propósito:

La plata es usada para recubrir algunos componentes porque se conforma bien, disipa el calor y reduce el coeficiente de fricción.

ESTAÑO (Sn) Origen: Cojinetes, Pistones Propósito:

El estaño es un material conformado usado para recubrir y proteger superficies para facilitar la ruptura.

MOLIBDENO (Mo) Origen: Anillos de Pistón, Aditivos del Aceite Propósito:

El molibdeno es usado como una aleación en algunos anillos de pistón en vez del Cromo. El molibdeno es también usado como un aditivo para la reducción de fricción en algunos aceites. El molibdeno soluble puede ser usado como un aditivo antioxidante.

ANÁLISIS ESPECTRO QUÍMICO – ELEMENTOS ADITIVOS ZINC (Zn) Propósito:

Aditivo Anti-desgaste, que provee una lámina protectora.

FOSFORO (P) Propósito: Anti-desgaste, Aditivo de extrema presión que provee una lámina protectora en áreas de alta presión, el Fósforo Antioxidante es añadido a aceites de alta presión para proveer una capa protectora. Los aceites de extrema presión se caracterizan por su alto contenido de fósforo. BARIO (Ba) Propósito: Detergente El Bario es tóxico y costoso pero es ventajoso porque no deja excesivos residuos de ceniza. CALCIO (Ca) Y MAGNESIO (Mg) Propósito: El Calcio y el magnesio son aditivos de base alcalina usados para neutralizar ácidos formados por los productos de la combustión en aceites de motores. El Calcio y el Magnesio tienen también algunas propiedades de detergente. Propósito: Inhibidor

BORO (B) Propósito:

Inhibidor El Boro también se encuentra como un aditivo en el refrigerante como borato.

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ANÁLISIS ESPECTRO QUÍMICO – ELEMENTOS ADITIVOS (cont.) COBRE (Cu) Propósito: Antioxidante El Cobre se añade al aceite de motores para prevenir oxidación. POTASSIUM (K) Origen: El Potasio es un aditivo del refrigerante, y su presencia indica contaminación por el refrigerante.

ANÁLISIS ESPECTRO QUÍMICO – CONTAMINANTES SODIO (Na) Origen: Contaminación externa, aditivo o refrigerante. El Sodio no es un metal de desgaste. Su fuente es del refrigerante o del ambiente (sal). SILICIO (Si) Origen: Externo (suciedad), Aditivos, Sellos. El Silicio puede ser un aditivo anti-espuma en forma de silicona.

DILUSIÓN DEL COMBUSTIBLE La dilución del combustible del aceite del carter del motor por el combustible incombusto reduce la eficiencia del lubricante. El enrarecimiento del lubricante pude conducir a la disminución de la fuerza de la lámina de lubricación aumentando el riesgo de un desgaste anormal. Dependiendo de ciertas variables, cuando la dilución del combustible excede los 2.5% a 5%, se debe tomar una acción correctiva. La dilución del combustible se mide por cromatografía de gas y por medidores de dilución de combustible. FUENTE

RESULTADO

Incorrecta relación aire/combustible EXTENDED IDLING Se detiene y avanza Inyectores Defectuosos Fuga de combustible por bombas o líneas Combustión Incompleta Sincronización Incorrecta

Contacto Metal/Metal Pobre Lubricación Desgaste Cilíndrico del Anillo Aditivos Agotados Disminución de la presión del Aceite MPG Reducido Reducción del desempeño del Motor Reducción de la vida del motor

SOLUCION Examinar las líneas de combustible, anillos desgastados, inventores que gotean, sellos, bombas Examinar las condiciones de manejo u operación Comprobar la sincronización AVOID PROLONGED IDLING Cambiar aceite y filtros Comprobar la calidad del combustible Reparar o reemplazar partes desgastadas

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VISCOSIDAD La viscosidad es una de las mas importantes propiedades del aceite lubricante. La viscosidad es una medida de la resistencia al flujo a una temperatura específica en relación al tiempo. Las dos temperaturas más comunes para la viscosidad del aceite lubricador son 40°C y 100°C. La viscosidad se evalúa normalmente con un método cinemático y se reporta en centisokes (cSt). En el análisis de aceites usados, la viscosidad del aceite usado es comparado con el nuevo aceite para determinar si ocurrió un excesivo enrarecimiento o espesamiento. FUENTE Alta Viscosidad Baja Viscosidad Contaminación de hollín/sólidos ADDITIVE SHEAR Combustión Incompleta – relación Dilución de Combustible Degradación de la Oxidación Grado Incorrecto del Aceite Fuga por las juntas principales Drenado prolongado de aceite Altas temperaturas de operación Grado Incorrecto del Aceite RESULTADOS Alta Viscosidad Aumento de los costos de operación Sobrecalentamiento del motor Flujo de aceite restringido Desvío del filtro de aceite

Dañinos depósitos y lodos Baja Viscosidad Sobrecalentamiento del motor Pobre Lubricación Contacto Metal/Metal Aumento de los costos de operación

SOLUCION Comprobar la relación aire/combustible Comprobar la existencia de un grado incorrecto de aceite Inspeccionar los sellos internos Revisar la temperatura de operación Revisar si hay inyectores con fuga Cambiar aceite y filtros Revisar si hay líneas de cruce de combustible flojas

CONTAMINACIÓN AGUA / REFRIGERANTE La presencia del agua en motores indica contaminación desde fuentes externas. Estas fuentes puedes ser condensación por la humedad de la atmósfera, o por fuga de agua interna. El agua normalmente se evapora a temperaturas normales de trabajo de los motores. Sin embargo, el agua puede quedarse en el aceite cuando la temperatura del motor es muy baja como para que ocurra la evaporación. Otros tipos de equipo, cuando operan a temperaturas satisfactorias, también tienden a evaporar la contaminación del agua. El análisis del aceite puede identificar la contaminación de agua/refrigerante antes que los problemas ocurra. Oil analysis puede identificar contaminación por agua/refrigerante antes de que un problema ocurra. ASTM D-1744, se usa el método de Karl Fischer para medir el agua en los sistemas, que son sensibles al bajo contenido de agua.

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CONTAMINACIÓN AGUA/REFRIGERANTE (cont.) FUENTE

RESULTADOS

Baja temperatura de operación Sellos defectuosos Nueva contaminación del aceite Fuga del Refrigerador Almacenaje incorrecto Cabezal Agrietado Tiempo/Humedad Productos de la Combustión

Falla del motor Altas viscosidad Pobre lubricación Corrosión Aumento del calor del motor Formación de ácido Puntos de soldadura Reducción de la eficiencia del aditivo

SOLUCION Apretar los pernos principales Comprobar las juntas principales Inspeccionar los intercambiadores de calor y los enfriadores de aceite Evaluar las condiciones de operación Comprobar si hay fuentes externas Cambiar filtros de aceite Comprobar la presión del sistema de enfriamiento

SÓLIDOS Los sólidos representan una medida de todos los sólidos y materiales parecidos a sólidos en los lubricantes. La constitución de los sólidos depende del sistema. En motores diesel, el hollín del combustible es usualmente el principal componente medido. En componentes no-diesel el WEAR DEBRIS y los productos de la oxidación del aceite son medidos. FUENTE

RESULTADOS

Intervalos extendidos de drenado de aceite Escombros Ambientales WEAR DEBRIS Subproductos de la oxidación Fuga o filtros sucios Hollín del combustible

Vida más corta del motor Filtros taponados Pobre lubricación Depósitos del Motor Formación de lodos Desgaste acelerado Disminución del flujo del aceite

SOLUCION Drenar el aceite Vaciar el Sistema Cambiar el ambiente de operación Reducir los intervalos de drenado del aceite Cambiar filtros

NÚMERO TOTAL DE BASE 5

Numero Total de Base (TBN) representa la cantidad de aditivos de tipo alcalino en el lubricante que neutraliza los productos ácidos de la combustión. FUENTE DE UN BAJO TBN

RESULTADOS

Combustible alto en azufre Sobrecalentamiento Drenado prolongado de aceite Tipo de aceite inapropiado

Aumento del número total de ácido Degradación del aceite Aumento del ratio de desgaste Acumulación de ácido en el aceite

NÚMERO TOTAL DE BASE (cont.) SOLUCION Usar combustible diese bajo en azufre Reevaluar los intervalos de drenado del aceite Verificar el número total de base del aceite que se está usando Verificar el tipo de aceite que se está usando Cambiar el aceite Probar la calidad del combustible

NÚMERO TOTAL DE ÁCIDO El número total de ácido (TAN) es la de ácidos o derivados parecidos al ácido que se encuentran en el lubricante. Un incremento en el TAN del lubricante nuevo debe ser monitoreado. El TAN de un nuevo aceite no es necesariamente nulo ya que los aditivos del aceite pueden ser ácidos por naturaleza. Los aumentos en el TAN usualmente indica oxidación del lubricante o contaminación con un producto ácido. El TAN es un indicador de la utilidad del aceite. FUENTE

RESULTADOS

Combustible alto en azufre Sobrecalentamiento Excesivos gases de escape Intervalos prolongados del drenado del aceite Tipo de aceite inapropiado

Corrosión de componentes metálicos Promueve la oxidación Degradación del aceite Espesamiento del Aceite Agotamiento del aditivo

SOLUCION Drenar el aceite Reducir los intervalos de drenado del aceite Confirmar el tipo de aceite que sea Comprobar sobrecalentamiento Comprobar la calidad del combustible

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HOLLÍN DEL COMBUSTIBLE El hollín del combustible se forma de carbón y siempre se encuentra en aceites de motores diesel. Las pruebas de laboratorio son usadas para determinar la cantidad de hollín del combustible en muestras de aceite usado. Las recientes regulaciones de emisión EPA han puesto gran importancia en los niveles de hollín del combustible. El nivel de hollín es un buen indicador de la eficiencia de la combustión del motor y debería ser monitoreado regularmente. FUENTE

RESULTADOS

Relación inapropiada aire/combustible Ajuste incorrecto del inyector Pobre calidad del combustible Combustión incompleta Baja compresión Partes del motor/anillos desgastados

Pobre desempeño del motor Pobre economía del combustible Dañinos depósitos de lodo Aumento del desgaste Depósitos de carbón Filtros atorados

SOLUCION Asegurarse que los inyectores estén trabajando apropiadamente Comprobar el ingreso de aire/filtros Cambiar el aceite Determinar los intervalos de drenado del aceite Comprobar la compresión Evitar holgadura excesiva Inspeccionar las condiciones de operación y manejo Comprobar la calidad del combustible

OXIDACIÓN Los aceites de lubricación en motores y otros componentes se combinarán con el oxígeno disponible bajo ciertas condiciones para formar una amplia variedad de subproductos dañinos. El calor, la presión y los materiales catalíticos aceleran el proceso de oxidación. Los subproductos de la oxidación forman depósitos de laca, corroen partes metálicas y espesan el aceite más allá de su capacidad de lubricación. La mayoría de lubricantes contienen aditivos que inhiben o retraen el proceso de oxidación. El análisis infrarrojo diferencial es el método usado para medir el nivel de oxidación en aceites usados. FUENTE

RESULTADO

Sobrecalentamiento Intervalos prolongados de drenado del aceite Inapropiado tipo de aceite/aditivos inhibidores subproductos de la combustión/gases de escape

Disminución de la vida del equipo Filtro de aceite tapados Aumento de la viscosidad Corrosión de partes metálicas Aumento de los gastos de operación Aumento del ratio de desgaste Disminución de desempeño del motor

SOLUCION Usar aceite con aditivos inhibidores de la oxidación Acortar el intervalo del drenado del aceite Comprobar la temperatura de operación Comprobar la calidad del combustible

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NITRACIÓN Los productos de la nitración se forman durante el proceso de combustión, cuando los subproductos entran al aceite del motor durante la operación normal o como resultado de un escape de gases anormal a través de los anillos de compresión. Estos productos son altamente ácidos, crean depósitos y aceleran la oxidación del aceite. El análisis infrarrojo representa el único método de exactitud para medir productos de la nitración en aceites usados. FUENTE

RESULTADOS

Incorrecta limpieza Bajas temperaturas de operación Sellos defectuosos Inapropiada relación aire/combustible Anormal gases de escape

Aceleración de la Oxidación Introducción de óxidos nitrosos en el sistema Subproductos ácidos Incremento del desgaste del cilindro Espesamiento del aceite Depósitos de la combustión Incremento del número total de ácido

SOLUCION Incrementar de la temperatura de operación Comprobar mangueras y válvulas de la descarga del carter Asegurar una apropiada mezcla aire/combustible Ensure proper air/fuel mixture Realizar la comprobación de la compresión

CONTADOR DE PARTÍCULAS La prueba del contador de partículas es básicamente medir la limpieza relativa de un fluido dado. Se usa sobre todo para sistemas hidráulicos y de turbinas para evaluar la efectividad de los filtros. Se ha probado que reduciendo los restos de partículas en el fluido se puede incrementar grandemente la vida de estos sistemas.

CONTADOR DE PARTÍCULAS (cont.) El instrumento que se usa normalmente es el contador de partículas HIAC/ROYKO que mide la población total de partículas en los diferentes rangos de tamaños. Los altos niveles de agua pueden producir erróneamente lecturas elevadas. Después de que se termina el análisis, se determina un grado de limpieza ISO de los resultados. El grado de limpieza ISO consiste en dos números y es un método conveniente para comunicar los resultados a veces poco manejables del contador de partículas. El primer número representa partículas de 5 micrones (SILT). El segundo número representa partículas de 15 micrones (abrasivos). FUENTE

RESULTADOS

Contaminación del agua Oxidación de aceite Sellos gastados Filtrado ineficiente DIRTY MAKE UP OIL

Incrementa el desgaste Falla del sistema Falla del equipo Se tapona y/o hay fugas Golpes de presión Válvulas o actuadores inactivos

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SOLUCION Cambiar el filtro Cambiar el aceite Usar filtros de mayor calidad Asegurarse de la integridad de los sellos

Niveles de limpieza típicos de fluidos para componentes hidráulicos: Tipos de Componentes

Normal

Abnormal

Excessive

Servo válvulas Bombas de paletas y pistones Válvulas de control y dirección de presión Válvulas de control de flujo y cilindros

14/11 16/13

16/13 18/15

18/15 20/17

16/13

18/15

20/17

18/15

20/17

22/19

CARTA REFERENCIAL DEL GRADO DE LIMPIEZA ISO Adquisición de Datos: Para asignar un grado de limpieza ISO para representar el nivel de contaminación del fluido, el número de partículas mayores a 5 micrones y las unidades de volúmenes de 15 micrones deben estar disponibles. Además, la población de partículas debe ser obtenida de un sistema de conteo de partículas que debe haber sido calibrado por ISO/DIS 4404 o un método aprobado ISO equivalente para asignar un grado de limpieza valido. El sistema de conteo actual no tiene importancia mientras que la certificación aceptable de calibración esté disponible.

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CARTA REFERENCIAL DEL GRADO DE LIMPIEZA ISO (cont.)

INTERPRETANDO LOS RESULTADOS DE LOS INFORMES DE PRUEBAS Y TOMANDO ACCIONES CORRECTIVAS Una vez que las pruebas se hayan completado, los resultados se evaluarán por un Evaluador de datos altamente capacitado. Las evaluaciones resultarán en (1) una declaración que la unidad esta normal, o (2) se realizarán recomendaciones específicas de mantenimiento. Las recomendaciones del reporte son solo una herramienta que puede asistirte en tomar tus propias decisiones de mantenimiento.

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CATEGORÍAS DE LAS RECOMENDACIONES Normal No se necesita explicación para esta categoría. Mantén en cuenta que es importante saber que la unidad está normal. Esto puede salvarle de desmontajes innecesarios. Anormal Esta categoría contiene recomendaciones específicas de mantenimiento, o una notificación que el desgaste del componente es anormal: puede haber, por ejemplo, una recomendación para cambiar el aceite o los filtro, y un comentario indicando que está presente un desgaste anormal de un CATEGORIAS DE LAS RECOMENDACIONES (cont.) rodamiento. No le estamos diciendo que es el momento para desmontar la unidad. Estamos recomendando que realices el mantenimiento sugerido, y avisándole que hay desgaste en el cojinete. Una segunda muestra puede ser solicitada en un periodo más corto. No recomendamos que usted entre en una unidad con una recomendación anormal a menos que haya conversado con el apropiado Evaluador de Datos de Laboratorio o que tenga indicadores que la unidad tenga problemas mas serios que los que dice el reporte. Nuevamente, su juicio se debe basar en todas las herramientas que dispone, incluyendo el repote, su conocimiento de la unidad y su experiencia. Critico Esta categoría es la que usamos para indicar una falla potencia y que existe una condición seria. Indicaremos la supuesta fuente del problema y realizaremos recomendaciones para acciones de mantenimiento. Las unidades críticas requieren atención inmediata. Figuras subrayadas que necesitan mayor atención: Podría desarrollarse un serio problema y la unidad debería ser monitoreada de cerca. Nuevas muestras: Pediremos una segunda muestra para establecer una tendencia siempre que tengamos una potencial unidad “critica” sin historia previa. Si el desgaste aumente, se le avisará de la supuesta fuente del problema. En algunos casos, la información identificará un problema obvio. Por ejemplo, un alto nivel de contaminación de agua junto con altos niveles de boro y sodio son un buen indicador de contaminación del anticongelante. Un alto conteo de partículas y altos niveles de silicio indican usualmente contaminación por suciedad o polvo, y la necesidad de revisar los filtros de aire o los respiraderos, cubiertas de acceso al depósito o almacenamientos de aceite y procedimientos de dirección. Algunas veces sin embargo, los datos analíticos de una sola muestra no proveen suficiente información para realizar juicios más sutiles sobre la condición del aceite o del equipo. En estas situaciones es necesario monitorear las tendencias en datos analíticos sobre una serie de muestras para establecer un patrón de tendencias de desgaste. Monitoreando los metales que se desgastan como el hierro, plomo, cobre, y estaño es posible detectar las etapas anteriores a la falla del cojinete. En la mayoría de los casos se puede detectar los problemas mucho tiempo antes, lo que permite programar una inspección del cojinete en un momento conveniente, reduciendo o eliminando costoso tiempos muertos y reparaciones. Una medida de la degradación del motor es el aumento en la viscosidad. Normalmente, un aumento en la viscosidad de un grado al siguiente es una advertencia de que el aceite ha llegado al final de su vida útil. La mayoría de aceites de motor se formulan con una variedad de aditivos que mejoran la lubricidad, inhiben la oxidación y corrosión, y reducen la tendencia a la formación de lodo y depósitos. Los niveles de estos aditivos se pueden determinar monitoreando el Numero Total de Base (TBN), la reducción del TBN bajo 4.0 es una advertencia que los aditivos se han agotado y que se debe programar un cambio de aceite. Algunos niveles de aditivos pueden ser medidos con

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un análisis espectográfico de los metales. Esta prueba detectará los niveles de zinc, fósforo, calcio y magnesio… que son elementos comunes en la mayoría de los paquetes de aditivos. Los contaminantes más comunes del aceite del motor son silicio (suciedad), dilución del combustible, y liquido refrigerante del anticongelante. La contaminación con silicio (suciedad) es la forma de contaminación más común y causa serios desgastes en el motor debido a su acción abrasiva contra todas las partes movibles dentro del motor. Los niveles de silicio encima de 25 ppm deberían ser considerados como causa para inspección del sistema de toma de aire para localizar la fuente de entrada de la suciedad y otras AIRBORNE DEBRIS.

INTERPRETING THE RESULTS AND TAKING CORRECTIVE ACTION (cont’) La dilución del combustible es seria puesto que puede reducir significativamente la viscosidad y lubricidad del aceite que causa desgaste del motor. La dilución del combustible puede ser detectado inicialmente por una reducción del punto de ignición del aceite, acompañado de una sensible reducción de la viscosidad, y un fuerte olor a combustible. El refrigerante es otro contaminante muy común del aceite y probablemente el mas serio. El agua del refrigerante reduce la lubricidad, que causa severos problemas a los cojinetes, mientras que el glicol se degrada a altas temperaturas y forma un lodo. El monitoreo de los niveles de contaminación del agua no es confiable, debido a que las temperaturas normales del motor son lo suficientemente altas para evaporar el agua en un cierto tiempo y mantener niveles tan bajos como 0.05%. Los niveles de refrigerante pueden ser detectados por análisis químicos y monitoreando los niveles de boro, fósforo, sodio y potasio en el aceite. El análisis de desgaste de metales puede indicar cuales componentes del motor se están desgastando y si el desgaste está convirtiéndose significativo. Esta información puede hacer la diferencia entre pequeñas inspecciones de componentes y reparaciones y grandes overhauls. Los niveles de desgaste de metales se consiguen por análisis espectrográfico de la muestra de aceite, indicando los niveles de elementos en partes por millón (ppm), uno para cada metal común encontrado en el motor: hierro, aluminio, cromo, plomo, cobre, estaño, níquel y plata. El análisis de desgaste de metales requiere más de un simple trazado de datos en un grafico. Los metales que se desgastan pueden ser generados de docenas de diferentes lugares y partes del motor haciendo difícil identificar la parte especifica que se esta desgastando excesivamente. Es el conocimiento adquirido a través de los años de experiencia y entrenamiento analítico que el analista puede llegar a proveer el más exacto análisis posible para los clientes.

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