Name: Compatibilidad Electromagnética y Seguridad Funcional en Sistemas Electrónicos
Price: 70740.00 CLP
Availability: InStock
Author: Joan Pere López Veraguas
ISBN: 9788426716439

portada Compatibilidad Electromagnética y Seguridad Funcional en Sistemas Electrónicos

Formato

Libro Físico

Autor

Joan Pere López Veraguas

Editorial

Marcombo

Año

2010

Idioma

Español

N° páginas

438

Encuadernación

Tapa Blanda

ISBN

8426716431

ISBN13

9788426716439

N° edición

Categorías

Electricidad, electromagnetismo y magnetismo
Robótica

Compatibilidad Electromagnética y Seguridad Funcional en Sistemas Electrónicos

Joan Pere López Veraguas (Autor) · Marcombo · Tapa Blanda

Libro Usado

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Reseña del libro "Compatibilidad Electromagnética y Seguridad Funcional en Sistemas Electrónicos"

Todas las tecnologías electrónicas son vulnerables a errores y fallos de funcionalidad causados por interferencias electromagnéticas. Además, la sofisticación de la tecnología y el incremento en la densidad de integración, aumentan la susceptibilidad a las interferencias. Las fuentes de interferencia también han aumentado en los últimos años y la tendencia es a seguir haciéndolo tanto en número como en la intensidad de las señales interferentes. Estas fuentes de interferencia no sólo pueden ser externas al sistema, pueden provenir también de los propios circuitos electrónicos. Las emisiones, ya sean radiadas o conducidas, que se producen en los circuitos logran alcanzar otros circuitos próximos también en forma radiada o conducida y pueden producir fallos funcionales. La técnica que analiza, evalúa y previene el riesgo de tener fallos en los sistemas importantes para la seguridad de los usuarios se llama Seguridad Funcional, ( Functional Safety ).Antiguamente la seguridad funcional y la EMC eran disciplinas distintas, pero finalmente se ha llegado a la conclusión de que una es consecuencia de la otra y se deben aplicar las medidas de EMC adecuadas durante la fase de diseño para que las interferencias no constituyan un riesgo en la seguridad de funcionamiento. El estándar de seguridad funcional es la norma IEC 61508. Esta norma, a pesar de que se encuentra en sus primeras fases, trata de cuantificar los riesgos de tener un fallo de seguridad funcional y obliga a realizar los cambios necesarios en el diseño para mantenerlo dentro de los límites aceptables de riesgo. Los costes financieros de aplicar una buena ingeniería de EMC están perfectamente cuantificados y siempre serán menores que los que pueden derivarse de situaciones de riesgos en seguridad funcional.Este libro se dirige a:· Ingenieros electrónicos y de telecomunicaciones· Diseñadores de circuitos impresos· Ingenieros de test de EMC· Ingenieros de producto· Estudiantes de Ingeniería y universidadesSectores afectados por la EMC y la seguridad funcional:· Automoción· Aviación· Ferroviario· Militar· Electromedicina· ConsumoAbreviaturas PrólogoIntroducción1. EMC y Seguridad funcional 1.1. ¿Qué son la EMC y la Seguridad funcional? 1.1.1. Consecuencias de fallos en Seguridad funcional1.1.2. Relación entre FS y EMC1.2. Historia de accidentes relacionados con EMC 1.2.1. El dirigible Hindenburg1.2.2. Portaviones Forrestal USA1.2.3. Destructor HMS Sheffield1.2.4. Helicóptero UH-60 Blackhawk1.2.5. Frenos ABS en un conocido fabricante de coches alemán1.3. Compatibilidad electromagnética 1.3.1. Inmunidad electromagnética1.3.2. Emisiones electromagnéticas1.3.3. Margen de EMC1.3.4. Fuente de ruido1.3.5. Tipos de ruido1.3.6. El medio de propagación del ruido1.3.7. Receptor del ruido1.3.8. ¿Cómo debemos diseñar los circuitos electrónicos?1.3.9. EMC desde el inicio del diseño1.3.10. ¿Por dónde empezamos?1.3.11. Métodos de diseño de EMC1.3.12. Auto-compatibilidad o integridad de la señal1.3.13. Las cuatro fuentes de distorsión de la señal2. Seguridad Funcional (Functional Safety) 2.1. Conceptos de seguridad funcional 2.1.1. ¿Qué es la seguridad funcional en sistemas electrónicos?2.1.2. Funciones de seguridad2.1.3. Safety Integrity Level SIL (Nivel de Seguridad Integral)2.1.4. Clasificación de las funciones de seguridad2.1.5. Análisis de peligros (Hazard analysis) 2.1.6. Identificación de riesgos (Risk assesment) 2.1.7. Desafíos al trabajar con seguridad funcional2.2. El porqué de los errores en el producto 2.2.1. Problemas con el equipo de trabajo2.2.2. Proceso desorganizado2.2.3. Problemas con el producto2.2.4. Tecnología inadecuada2.3. Condiciones reales de ensayos de EMC 2.3.1. Ensayos combinados de EMC y ambientales2.3.2. Seguridad funcional durante el ciclo de vida del producto3. Fundamentos electromagnéticos 3.1. Campos electromagnéticos 3.2. Campo eléctrico 3.2.1. Cargas y electrones3.2.2. ¿Cómo se representa el campo eléctrico?3.2.3. Potencial eléctrico y diferencia de potencial3.3. Condensadores 3.3.1. Capacidad de un condensador (Faradios)3.3.2. El valor del condensador3.3.3. El condensador de desacoplo adecuado3.3.4. Resonancia en paralelo3.3.5. Estabilidad a largo término (Capacitance drift) 3.3.6. Coeficiente de temperatura (TC)3.3.7. Rated capacitance (C R )3.3.8. Rated voltage (U R )3.3.9. Corriente de rizado3.3.10. Surge voltage (U S )3.3.11. Voltaje AC sobrepuesto3.3.12. Voltaje inverso3.3.13. Voltaje pulsante3.3.14. Upper Category Temperature (UCT en ºC)3.3.15. Temperatura y frecuencia3.3.16. Operating Temperature (T OP ) and Life Expectancy 3.3.17. Resistencia de aislamiento (R IS )3.3.18. Dieléctricos (Dielectric strength) 3.3.19. Influencia del dieléctrico sobre la capacidad3.3.20. Dielectric absorption (DA)3.3.21. Condensadores en serie3.3.22. Condensadores en paralelo3.3.23. Constante de tiempo (RC) y carga en un condensador3.3.24. Descarga de un condensador3.3.25. Energía almacenada (Joules o Watio/segundo)3.3.26. Campo eléctrico entre las armaduras de un condensador3.3.27. ESR (Resistencia Serie Equivalente)3.3.28. ESL (Inductancia Serie Equivalente)3.3.29. Corriente a través del condensador3.3.30. Reactancia de un condensador3.3.31. Impedancia total de un condensador3.3.32. Ángulo de fase3.3.33. Factor de disipación (%)3.3.34. Factor de potencia (%)3.3.35. Factor de calidad3.3.36. Potencia perdida3.3.37. Respuesta a impulsos (dV/dt)3.4. Campo magnético3.4.1. Campo inducido3.5. La inductancia 3.5.1. ¿Qué es la inductancia?3.5.2. La inductancia es un elemento reactivo3.5.3. Constante de tiempo de los circuitos LR3.5.4. Corriente de carga por la inductancia3.5.5. Tipos de inductancia3.5.6. Auto-inductancia3.5.7. Inductancia mutua3.5.8. La modulación de la impedancia3.5.9. Bobinas conectadas en serie3.5.10. Capacidad parásita en las bobinas3.5.11. Ruido en la masa (Ground noise) 3.5.12. Minimizar la inductancia. Inductancia de los conductores3.5.13. Bobinas impresas3.6. Relés y contactores 3.6.1. Control de la bobina del relé3.6.2. Desactivación3.6.3. Cargas inductivas en los contactos de los relés3.6.4. Sobre tensiones generadas3.6.5. Ejemplo práctico3.6.6. Protección con varistores3.6.7. Alimentación y retornos de relés y motores3.7. Diseño orientado a EMC 3.7.1. Cancelación del flujo magnético3.7.2. Componentes no ideales3.7.3. Antenas ocultas3.7.4. Componentes ocultos3.8. Conceptos básicos de EMC y RF (radiofrecuencia) 3.8.1. Ancho de banda y amplitud de la señal medida3.8.2. Tipos de detección3.8.3. Detector de pico (peak) 3.8.4. Detector de cuasi pico (quasi peak) 3.8.5. Detector promedio (average) 3.8.6. Tiempo de medida (Sweep) 3.8.7. Ensayos de EMC3.8.8. Emisiones radiadas3.8.9. Emisiones conducidas3.8.10. Inmunidad radiada3.8.11. Inmunidad conducida3.8.12. Inyección de corriente (BCI Bulk Current injection) 3.9. ESD (Descargas de electricidad estática) 3.9.1. Campos estáticos3.9.2. Formas de onda de las descargas electrostáticas3.9.3. Efecto triboeléctrico3.9.4. Fallos provocados por eventos de ESD3.9.5. Tipos de descargas3.9.6. Daño causado por corrientes de ESD fluyendo en circuitos3.9.7. Daño causado por corrientes de ESD fluyendo a través de masa3.9.8. Daño causado por campos electromagnéticos3.9.9. Daño causado por pre-descargas de campo eléctrico3.9.10. Generador de ESD auto construido3.9.11. Diagnósticos y soluciones3.9.12. Conceptos relacionados con el análisis de fenómenos ESD3.10. La resonancia 3.10.1. Resonancia serie3.10.2. Resonancia en paralelo3.10.3. La resonancia ciclo a ciclo3.10.4. Frecuencia de anti-resonancia4. Ruido en los circuitos 4.1. Procedencia del ruido 4.2. Inter-sistemas. Métodos de acoplo del ruido 4.2.1. Acoplo de impedancia común.4.2.2. Acoplo por campo electromagnético4.2.3. Acoplo radiado. Campo magnético4.2.4. Acoplo radiado. Campo eléctrico4.2.5. Radiado y conducido. Acoplo combinado4.3. Ruido intra-sistema, crosstalk 4.3.1. Unidades de medida del crosstalk 4.3.2. Crosstalk de impedancia común4.3.3. ¿Qué es la capacidad mutua?4.3.4. Relación entre la capacidad mutua y el crosstalk 4.3.5. Crosstalk capacitivo4.3.6. Far end y near end del crosstalk capacitivo4.3.7. Reducción del crosstalk capacitivo4.3.8. Crosstalk inductivo4.3.9. Relación entre inductancia mutua y crosstalk 4.3.10. Far end y near end del crosstalk inductivo4.3.11. Crosstalk e impedancia de las líneas4.3.12. Forma de identificar el tipo de crosstalk 4.3.13. Crosstalk debido a discontinuidades de los planos4.3.14. Divergencia de la corriente de retorno4.3.15. Crosstalk hacia los planos de alimentación4.3.16. Técnicas de diseño para prevenir el crosstalk 4.4. El ground bounce 4.4.1. Etapas de salida4.4.2. Inductancias parásitas4.4.3. La naturaleza de los planos4.4.4. La mirilla (spyhole) 4.4.5. Estrategias para minimizar el ground bounce4.5. Gradiente de tensión en los planos 4.6. Blindajes y cables coaxiales 4.6.1. Efectividad del blindaje (Shielding Effectiveness) 4.6.2. Continuidad en el blindaje4.6.3. Juntas conductoras (Gaskets) 4.6.4. Cables coaxiales4.6.5. Impedancia de transferencia Z T5. La radiación 5.1. Tiempo y frecuencia 5.1.1. Dominio temporal5.1.2. Dominio frecuencial5.2. Campos electromagnéticos y radiación 5.2.1. Campo conservativo y campo radiante5.2.2. Campos radiantes5.2.3. Tipos de antenas5.2.4. Partículas cargadas5.2.5. Movimiento de las partículas5.2.6. El fenómeno de la radiación5.2.7. Campo cercano y campo lejano5.2.8. Impedancia de onda5.3. Corrientes en modo diferencial y en modo común 5.3.1. Corrientes en modo diferencial5.3.2. Radiación en modo diferencial5.3.3. Ejemplo de reducción de interferencias en modo diferencial5.3.4. Corrientes en modo común5.3.5. Emisión de interferencias en modo común5.3.6. Conversión entre el modo diferencial y el modo común5.3.7. Asimetría en un circuito impreso de dos capas5.3.8. Asimetrías en componentes5.3.9. Aislamiento mediante bobina de modo común5.3.10. Aislamiento mediante transformador5.3.11. Aislamiento mediante opto-acoplador5.3.12. Filtrado de las entradas y salidas5.3.13. Circuitos de filtro5.3.14. Cables planos6. Líneas de transmisión 6.1. Introducción 6.1.1. Material del circuito impreso6.1.2. Constante dieléctrica6.1.3. Factor de disipación6.1.4. Resistencia de la superficie y volumen en el material dieléctrico6.1.5. Resistencia al cortocircuito (Dielectric Strength Breakdown) 6.1.6. Interconexiones6.1.7. Línea capacitiva (puntual)6.1.8. Pistas eléctricamente largas6.1.9. La velocidad de la luz6.1.10. Tiempo de propagación6.2. Parámetros de las líneas de transmisión 6.2.1. Impedancia característica6.2.2. La impedancia característica versus forma física de la línea6.2.3. Impedancia y resistencia6.2.4. Líneas de transmisión en circuitos impresos. Microstrip 6.2.5. Stripline 6.2.6. Microstrip diferencial6.2.7. Stripline diferencial simétrica6.2.8. Retardo y velocidad de propagación6.2.9. Inductancia y capacidad de las líneas6.2.10. Amplitud de la señal sobre la línea de transmisión6.2.11. Corriente en la línea de transmisión6.2.12. División de líneas6.3. Retornos de las líneas de transmisión. Retornos ideales 6.3.1. Retorno de corriente en una línea microstrip referenciada a masa6.3.2. Retorno de corriente en una stripline 6.3.3. Cuando plano de alimentación y driver no tienen el mismo voltaje6.4. Reflexiones en la línea de transmisión 6.4.1. Final de línea sin la impedancia correcta6.4.2. Terminación de AC6.4.3. Efectos de la frecuencia de las señales6.4.4. Amortiguación (Damping) 6.4.5. Ángulos de las pistas6.5. Retornos no ideales 6.5.1. Acoplo de dos líneas atravesando un corte del plano de masa6.5.2. Salto de capa6.5.3. Mala interconexión de planos6.5.4. Otros retornos no ideales6.5.5. Características comunes de los retornos no ideales6.6. Atenuación de las señales 6.6.1. Resistencia del cobre6.6.2. Resistencia de las vías6.6.3. Pérdidas resistivas en corriente alterna (Skin effect) 6.6.4. Profundidad del efecto skin (Skin depth) 6.6.5. Resistencia efectiva de un conductor en corriente alterna6.6.6. Absorción del dieléctrico6.6.7. Degradación de los flancos6.6.8. Impedancia de 50 ó 75 Ohm6.6.9. Pre-énfasis7. Técnicas de trazado del circuito impreso 7.1. Circuitos impresos 7.1.1. Segregación de circuitos7.2. Planos de alimentación y de masa 7.2.1. Impedancia característica7.2.2. Ruido SSO en el plano de masa7.2.3. Corrientes de retorno en el plano de masa7.2.4. Anchura efectiva del plano de masa7.2.5. Separando planos7.2.6. Tensiones de alimentación7.2.7. Efecto de blindaje de los planos7.2.8. Crosstalk entre pistas adyacentes7.2.9. Capacidad entre planos7.2.10. Solapar planos7.2.11. Pistas que atraviesan segregaciones7.2.12. Distribución de las capas (stackup) 7.2.13. Circuito impreso de seis capas7.2.14. Circuito impreso de ocho capas7.2.15. Efecto proximidad7.2.16. Estrategias en los planos de masa y de alimentación7.2.17. Desacoplo a un plano equivocado7.3. Conexión de planos de masa (Grounding) 7.3.1. Configuraciones de masa en estrella y en serie7.3.2. Masa híbrida7.3.3. Conectando los planos juntos7.4. Las vías 7.4.1. Resistencia de las vías7.4.2. Capacidad de corriente de las vías7.4.3. Capacidad e inductancia de las vías7.4.4. Capacidad de las vías7.4.5. Inductancia de las vías7.4.6. Disposición de vías7.4.7. El modelo vía7.4.8. Microvías7.4.9. Jaula de Faraday7.4.10. Masas flotantes7.4.11. Relleno de masa (Poured-ground) 7.5. Micro-islas7.5.1. Micro-isla en circuitos multicapa7.5.2. Entradas y salidas desde los planos7.5.3. Figuras de ruido7.5.4. Aislamiento de circuitos7.6. Capacidad enterrada (Buried capacitance) 7.7. Terminación disipativa en los bordes (DET) 7.7.1. La equipotencialidad de los planos7.7.2. Resonancia en los planos7.8. Masas limpias y masas sucias 7.8.1. Con los mismos componentes, pero. ¡funciona!7.8.2. Campo eléctrico entre circuitos de potencia y de señal7.9. Stitching . Salvando las distancias 7.9.1. Stitching de alta frecuencia7.9.2. Stitching de baja frecuencia7.9.3. Stitching múltiple7.9.4. Técnica de stitching según la frecuencia de las señales7.9.5. Masas aisladas galvánicamente7.9.6. Mejora de la inmunidad en ESD7.10. Consejos prácticos sobre los planos de alimentación 7.10.1. Trazado del circuito impreso de un microcontrolador7.10.2. Alimentación y desacoplo7.10.3. Separación de la alimentación7.10.4. Cristal de cuarzo y señales rápidas7.10.5. Pistas sin plano de referencia7.11. Circuitos impresos de dos capas 8. El sistema de alimentación 8.1. Introducción 8.1.1. Condensador de desacoplo8.1.2. El comportamiento real de un condensador8.1.3. Resonancia serie8.1.4. Consideraciones generales8.1.5. Tipo de condensador8.1.6. El emplazamiento8.1.7. ¿Por qué el emplazamiento es importante?8.1.8. Efecto de la carga en las salidas8.1.9. El valor del condensador8.1.10. Filtrado de la alimentación8.1.11. Condensador de paso (bypass) 8.1.12. Condensador reserva (bulk) 8.2. El sistema de alimentación 8.2.1. ¿De qué se compone el sistema de alimentación?8.2.2. Impedancia interna del sistema de alimentación8.2.3. Comportamiento dinámico del sistema de alimentación8.2.4. Secuencia de acontecimientos en la demanda de corriente8.2.5. Medida del ruido en un sistema de alimentación8.3. Impedancia del sistema de alimentación 8.3.1. Impedancia del sistema de alimentación8.3.2. Regulador de tensión8.3.3. Condensador reserva (bulk) 8.3.4. Corriente media y de pico en CMOS8.3.5. Condensador de desacoplo8.3.6. Planos de alimentación8.3.7. Impedancia global del sistema8.4. Concepto de altura de desacoplo 8.4.1. Inductancias parciales8.4.2. Inductancia del bucle L1, vías8.4.3. Inductancia de los pads del condensador8.4.4. Inductancia del bucle L28.4.5. Inductancia del bucle L38.4.6. Frecuencia de utilización del condensador de desacoplo8.5. Contaminación de los planos 8.5.1. Ruido en la alimentación de un circuito integrado8.5.2. Reducción del ruido en los planos8.6. Desacoplo en baja y alta frecuencia 8.6.1. Desacoplo a bajas frecuencias8.6.2. Desacoplo en altas frecuencias8.7. Estrategias recomendadas en el desacoplo 8.7.1. Reducción de la inductancia de las vías8.7.2. Emplazamiento en array9. Diseño lógico de alta velocidad 9.1. El jitter 9.1.1. ¿Qué es el jitter ?9.1.2. Jitter de corto término y jitter de largo término9.1.3. Diagrama del ojo (Eye diagram) 9.1.4. Clases de jitter 9.1.5. Origen del jitter 9.1.6. Señales de reloj9.1.7. Formas de medir el jitter . PLL de referencia. (Golden PLL) 9.1.8. Medida del jitter mediante un osciloscopio.9.1.9. Análisis del jitter utilizando una aproximación al espectro9.1.10. Métodos para reducir el jitter 9.1.11. Filtrado de la tensión de alimentación.9.2. El skew 9.2.1. Sincronización de señales.10. Diseño analógico y de potencia 10.1. Fugas de corriente en el sustrato del PCB 10.1.1. Efectos estáticos10.1.2. Anillos de guarda (Guard Ring) 10.1.3. Efectos dinámicos10.2. Amplificadores 10.2.1. Un solo punto de masa10.3. Fuentes de alimentación conmutadas 10.3.1. Corriente en la inductancia10.3.2. Parámetros utilizados10.3.3. Rampa de corriente en la inductancia10.3.4. Steady-state 10.3.5. Ley de voltios por segundo10.3.6. Duty cycle 10.3.7. Función de transferencia DC10.3.8. Modos de funcionamiento10.3.9. Ecuaciones comunes a cualquier topología10.4. La topología buck-boost 10.4.1. Parámetros utilizados10.4.2. Corriente por cada componente del buck-boost respecto a D10.4.3. Corriente por cada componente del buck-boost versus la carga10.5. Corrientes parásitas a través de los radiadores 10.5.1. Corrientes parásitas en los chasis metálicos10.5.2. Nodo de conmutación10.5.3. PADS de alta corriente10.6. Efectos parásitos de los componentes y el PCB 10.6.1. Equilibrado de las corrientes en los condensadores de entrada10.6.2. Snubbers 10.6.3. Transformadores10.6.4. Bobinas toroidales10.6.5. Reducción de la ESL de los condensadores THT11. Osciladores de cuarzo 11.1. Cristales de cuarzo 11.1.1. Teoría de la oscilación11.1.2. Elegir el cristal de cuarzo adecuado11.1.3. ¿Por qué cristales de cuarzo?11.1.4. Temporización y precisión11.1.5. La tolerancia en frecuencia11.1.6. Estabilidad en frecuencia11.1.7. Envejecimiento (Aging) 11.1.8. Capacidad de carga11.2. Resonancia en serie y paralelo 11.2.1. Resonancia en serie11.2.2. Resonancia en paralelo11.2.3. Tiempo de arranque del oscilador11.2.4. Tolerancia en frecuencia y capacidad de carga11.2.5. Nivel de potencia aplicada (drive level) 11.2.6. Resistencia negativa11.2.7. Variación en la frecuencia (Pullability) 11.2.8. Frecuencia fundamental vs. sobretono (Overtone) 11.2.9. Oscilador Colpitts11.3. Consideraciones de diseño 11.3.1. Resonadores cerámicos11.3.2. Espectro distribuido (Spread Spectrum Clocking) 12. Consideraciones de software 12.1. El software también importa 12.2. Reducción de las emisiones electromagnéticas 12.3. Mejora de la inmunidad. Debouncing 12.3.1. Niveles de las entradas12.3.2. Ciclo de histéresis en las entradas12.3.3. Evolución de las entradas analógicas12.3.4. Muestreo de señales analógicas12.4. Inmunidad en los buses de comunicaciones 12.5. El Watchdog 12.5.1. Estrategia del watchdog 12.5.2. Comprobación del buen funcionamiento del watchdog 12.6. Interrupciones 13. Investigación de causas 13.1. Líneas generales para la investigación 13.2. ¿Que hacer con los problemas de emisiones radiadas? 13.2.1. Identificación y reducción de las interferencias13.2.2. Búsqueda de fuentes de interferencia con sondas13.2.3. Deshabilitar partes del sistema13.2.4. Identificación de cables que radian13.2.5. Kit de EMC13.2.6. La prueba del lápiz13.2.7. Variación de la frecuencia de trabajo13.2.8. Colocación de filtros13.2.9. Problemas en emisiones conducidas13.3. Test de inmunidad 13.3.1. Inyectando ruido en los circuitos13.3.2. Inyectando transitorios en las entradas14. Preguntas y Respuestas 14.1. Preguntas frecuentes sobre problemas de EMC 14.2. Entrevista en el departamento de diseño electrónico 15. Datos prácticos 15.1. Unidades y símbolos 15.2. Aproximaciones interesantes15.2.1. Líneas de transmisión15.2.2. Vías15.2.3. Planos15.2.4. Condensadores15.2.5. Varios15.2.6. Elementos parásitos de las vías15.3. Check list de diseño de circuitos impresos. 15.3.1. Planos de alimentación y masa15.3.2. Pistas de circuito impreso15.3.3. Componentes15.3.4. Microcontroladores15.3.5. CAN y LIN15.3.6. Partición de circuitos15.3.7. Supresión de ruido en el origen15.3.8. Supresión del acoplamiento de ruido15.3.9. Reducción de ruido en el receptor.15.3.10. Otros16. Glosario BibliografíaÍNDICE