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UNIDAD III 1 Elementos Primarios de temperatura Los RTD ó dispositivos térmicos resistivos, son sensores de temperatura a los cuales también se les denomina "bulbos de resistencia", su principio de funcionamiento se basa en el aumento de la resistencia eléctrica de los conductores metálicos con el incremento de la temperatura, midiendo el valor de corriente que circula a través del sensor, se mide la temperatura con precisión. Los detectores de temperatura se suelen designar con sus siglas inglesas RTD (Resistance Temperature Detector).Dado que el material empleado con mayor frecuencia para esta finalidad es el platino, se habla a veces de PRT (Platinum Resistance Thermometer). Su invención se remonta a 1821, cuando Sir Humphry Davy desubrió dicho fenómeno físico. En 1871, Sir William Siemens describió la aplicación de esta propiedad utilizando el platino, introduciendo en este modo, una innovación en la construcción de los sensores de temperatura. Los termómetros con resistencia de Platino han sido el estándar internacional para mediciones de temperatura entre el punto triple del hidrógeno a 131.81 K y el punto de congelación del antimonio a 630.75 ºC. Los bulbos de resistencia (RTD's), consisten en un arrollamiento de hilo muy fino en forma de bobinas sensibles a la temperatura, hechas de alambre de platino o níquel, dichas bobinas están entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o cerámica. Su diámetro es semejante al diámetro de un lápiz, con una longitud aproximada de 40 centímetros, en presencia de variaciones de temperatura el RTD modifica su componente resistivo en forma lineal, si la temperatura varia en un rango amplio, la no-linealidad se hace presente y aparecen errores de linealidad, en términos absolutos, no se desprecian para algunas aplicaciones.

Bulbos de Resistencia _RTD

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UNIDAD III 1 Elementos Primarios de temperatura

Los RTD ó dispositivos térmicos resistivos, son sensores de temperatura a los cuales también se les denomina "bulbos de resistencia", su principio de funcionamiento se basa en el aumento de la resistencia eléctrica de los conductores metálicos con el incremento de la temperatura, midiendo el valor de corriente que circula a través del sensor, se mide la temperatura con precisión. Los detectores de temperatura se suelen designar con sus siglas inglesas RTD (Resistance Temperature Detector).Dado que el material empleado con mayor frecuencia para esta finalidad es el platino, se habla a veces de PRT (Platinum Resistance Thermometer). Su invención se remonta a 1821, cuando Sir Humphry Davy desubrió dicho fenómeno físico. En 1871, Sir William Siemens describió la aplicación de esta propiedad utilizando el platino, introduciendo en este modo, una innovación en la construcción de los sensores de temperatura. Los termómetros con resistencia de Platino han sido el estándar internacional para mediciones

de temperatura entre el punto triple del hidrógeno a 131.81 K y el punto de congelación del antimonio a 630.75 ºC. Los bulbos de resistencia (RTD's), consisten en un arrollamiento de hilo muy fino en forma de bobinas sensibles a la temperatura, hechas de alambre de platino o níquel, dichas bobinas están entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o cerámica. Su diámetro es semejante al diámetro de un lápiz, con una longitud aproximada de 40

centímetros, en presencia de variaciones de temperatura el RTD modifica su componente resistivo en forma lineal, si la temperatura varia en un rango amplio, la no-linealidad se hace presente y aparecen errores de linealidad, en términos absolutos, no se desprecian para algunas aplicaciones.

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UNIDAD III

El símbolo general para estos dispositivos es el de la figura; la línea recta en diagonal sobre el resistor indica que varía de forma intrínseca lineal, y la anotación junto a dicha línea denota que la variación es debida a la temperatura y tiene coeficien

El material que forma el conductor, se caracteriza por el "coeficiente de temperatura de resistencia" este se expresa en un cambio de resistencia en ohmios del conductor por grado de temperatura a una temperatura específica. Para casi todotemperatura es positivo, pero para otros muchos el coeficiente es esencialmente constante en

grandes posiciones de su gama útil. Un termómetro de resistencia es un instrumento utilizado para medir las temperaturas aprovechando la dependencia de la resistencia eléctrica de métales, aleaciones y semiconductores (termistores) con la temperatura; tal es así que se puede utilizar esta propiedad para establecer el carácter del material como conductor, aislante o semiconductor. La consideración más significativa es la pureza del metal y su habilidad para moldearse en alambres muy delgados. Por sus características eléctricas: su continuidad, elevado coeficiente

de temperatura, y resistencia a ataques químicos. El platino y el idóneos para la fabricación de bulbos de resistencia (RTD's), siendo el platino el más recomendado. Materiales usados normalmente en las sondas PLATINO Es el material más adecuado desde el punto de vista de precisión y estabilidad, pero presenta el inconveniente de su coste. En general la sonda de rtiene una resistencia de 100 ohmios a 0ºC,físicas del Pt fue elegido este termómetro como patrón para la determinación de temperaturas entre los puntos fijos desde el punto del Oxigeno ((630'5). El platino, metal noble, no sólo proporciona un mayor rango de medición de temperatura, de -251 a 899 ºC, sino que también es el más lineal.

Con un termómetro de este tipo convenientemente graduado, se pueden hacer meexactitud de 0'01ºC y cambios de temperatura de 0'001ºC pueden medirse fácilmente. El elemento medidor puede ser un puente de Wheaston o un

Los arrollamientos están protegidos contra desperfectos por tubos de meta

manera que permiten rápido intercambio de calor en el arrollamiento y el medio en que está colocado el tubo.

2 Elementos Primarios de temperatura

El símbolo general para estos dispositivos es el de la figura; la línea recta en diagonal sobre el resistor indica que varía de forma intrínseca lineal, y la anotación junto a dicha línea denota que la variación es debida a la temperatura y tiene coeficiente positivo.

El material que forma el conductor, se caracteriza por el "coeficiente de temperatura de resistencia" este se expresa en un cambio de resistencia en ohmios del conductor por grado de temperatura a una temperatura específica. Para casi todos los materiales, el coeficiente de temperatura es positivo, pero para otros muchos el coeficiente es esencialmente constante en

grandes posiciones de su gama útil.

Un termómetro de resistencia es un instrumento utilizado para medir las temperaturas aprovechando la dependencia de la resistencia eléctrica de métales, aleaciones y semiconductores (termistores) con la temperatura; tal es así que se puede utilizar esta

opiedad para establecer el carácter del material como conductor, aislante o semiconductor. La consideración más significativa es la pureza del metal y su habilidad para moldearse en

Por sus características eléctricas: su continuidad, elevado coeficiente

de temperatura, y resistencia a ataques químicos. El platino y el níquel son los conductores para la fabricación de bulbos de resistencia (RTD's), siendo el platino el más

Materiales usados normalmente en las sondas

Es el material más adecuado desde el punto de vista de precisión y estabilidad, pero presenta el inconveniente de su coste. En general la sonda de resistencia de Pt utilizada en

resistencia de 100 ohmios a 0ºC, por esta razón, y por las ventajosas propiedades elegido este termómetro como patrón para la determinación de

temperaturas entre los puntos fijos desde el punto del Oxigeno (-183ºC) hasta el punto de Sb El platino, metal noble, no sólo proporciona un mayor rango de medición de

251 a 899 ºC, sino que también es el más lineal.

Con un termómetro de este tipo convenientemente graduado, se pueden hacer meexactitud de 0'01ºC y cambios de temperatura de 0'001ºC pueden medirse fácilmente. El elemento medidor puede ser un puente de Wheaston o un potenciómetro de precisión.

Los arrollamientos están protegidos contra desperfectos por tubos de metal y dispuestos de

manera que permiten rápido intercambio de calor en el arrollamiento y el medio en que está

Elementos Primarios de temperatura

El símbolo general para estos dispositivos es el de la figura; la línea recta en diagonal sobre el resistor indica que varía de forma intrínseca lineal, y la anotación junto a dicha línea denota

El material que forma el conductor, se caracteriza por el "coeficiente de temperatura de resistencia" este se expresa en un cambio de resistencia en ohmios del conductor por grado de

s los materiales, el coeficiente de temperatura es positivo, pero para otros muchos el coeficiente es esencialmente constante en

Un termómetro de resistencia es un instrumento utilizado para medir las temperaturas aprovechando la dependencia de la resistencia eléctrica de métales, aleaciones y semiconductores (termistores) con la temperatura; tal es así que se puede utilizar esta

opiedad para establecer el carácter del material como conductor, aislante o semiconductor. La consideración más significativa es la pureza del metal y su habilidad para moldearse en

Por sus características eléctricas: su continuidad, elevado coeficiente

son los conductores para la fabricación de bulbos de resistencia (RTD's), siendo el platino el más

Es el material más adecuado desde el punto de vista de precisión y estabilidad, pero presenta en la industria

por esta razón, y por las ventajosas propiedades elegido este termómetro como patrón para la determinación de

183ºC) hasta el punto de Sb El platino, metal noble, no sólo proporciona un mayor rango de medición de

Con un termómetro de este tipo convenientemente graduado, se pueden hacer medidas con una exactitud de 0'01ºC y cambios de temperatura de 0'001ºC pueden medirse fácilmente. El

de precisión.

l y dispuestos de

manera que permiten rápido intercambio de calor en el arrollamiento y el medio en que está

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UNIDAD III

Sonda termométrica de platinoNÍQUEL Mas barato que el Pt y posee una resistencia más elevada con una mayor variación por grado, el interés de este material lo presenta su sensibilidad; hay una falta de linealidad en su relación R - Tª. Efectivamente en el intervalo de temperatura de 0 a 100

aumenta en un 62% mientras que el Pt solo aumenta en un 38%. Sin embargo los problemas relativos a su oxidación u otro tipo de deterioro químico, limitan su utilización e incluso ponen en peligro la reproducibilidad de sus meexperimenta su coeficiente de resistencia según los lotes fabricados.

Termómetro de resistencia de níquelLos termómetros de resistencia de 10000 ohmios; los valores superiores se usan para eliminar el error debido a la variación de resistencia de conductores y contactos; particularmente en los circuitos en los que solo se emplean dos conductores. En este caso el circuito medidor es un puente de Wheaston

equilibrado para una temperatura particular del termómetro. Las variaciones de temperatura desequilibran el puente y la corriente de desequilibrio mide la temperatura. Así el termómetro puede hacerse de lectura directa en el cuadrante de industriales de precisión en las cuales se consigue el equilibrio del puente por

3 Elementos Primarios de temperatura

Sonda termométrica de platino

posee una resistencia más elevada con una mayor variación por grado, el interés de este material lo presenta su sensibilidad; hay una falta de linealidad en su relación R

Tª. Efectivamente en el intervalo de temperatura de 0 a 100ºC, la resistencia de

mientras que el Pt solo aumenta en un 38%. Sin embargo los problemas relativos a su oxidación u otro tipo de deterioro químico, limitan su utilización e incluso ponen

peligro la reproducibilidad de sus medidas. Otro problema añadido es la variación que experimenta su coeficiente de resistencia según los lotes fabricados.

Termómetro de resistencia de níquel Los termómetros de resistencia de níquel se usan mucho. Su intervalo de valor de Ro es de 10 a 10000 ohmios; los valores superiores se usan para eliminar el error debido a la variación de resistencia de conductores y contactos; particularmente en los circuitos en los que solo se

uctores. En este caso el circuito medidor es un puente de Wheaston

para una temperatura particular del termómetro. Las variaciones de temperatura desequilibran el puente y la corriente de desequilibrio mide la temperatura. Así el termómetro

ede hacerse de lectura directa en el cuadrante de un amperímetro. En instalaciones industriales de precisión en las cuales se consigue el equilibrio del puente por acción

Elementos Primarios de temperatura

posee una resistencia más elevada con una mayor variación por grado, el interés de este material lo presenta su sensibilidad; hay una falta de linealidad en su relación R

ºC, la resistencia de Níquel

mientras que el Pt solo aumenta en un 38%. Sin embargo los problemas relativos a su oxidación u otro tipo de deterioro químico, limitan su utilización e incluso ponen

didas. Otro problema añadido es la variación que

se usan mucho. Su intervalo de valor de Ro es de 10 a 10000 ohmios; los valores superiores se usan para eliminar el error debido a la variación de resistencia de conductores y contactos; particularmente en los circuitos en los que solo se

uctores. En este caso el circuito medidor es un puente de Wheaston

para una temperatura particular del termómetro. Las variaciones de temperatura desequilibran el puente y la corriente de desequilibrio mide la temperatura. Así el termómetro

amperímetro. En instalaciones acción manual o

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UNIDAD III 4 Elementos Primarios de temperatura

por medio de un registrador automático equilibrador, se usan termómetros de tres

conductores. COBRE El cobre tiene una variación de resistencia uniforme en el rango de temperatura cercano a la ambiente; es estable y barato, pero tiene el inconveniente de su baja resistividad, ya que hace que las variaciones relativas de resistencia sean menores que las de cualquier otro metal. Por otra parte sus características químicas lo hacen inutilizable por encima de los 180ºC.

Características de sondas de resistencia

Metal Resistividad microΩ. cm

Coeficiente temperatura x °C

Intervalo útil de temperatura, C

Diámetro mínimo de hilo mm

Coste relativo

Resistencia sonda a 0 °C ohmios

Precisión C

Platino 9.83 0.00392 -200 a 950 0.05 Alto 25.100.130 0.01

Níquel 6.38

0.0063 a 0.0066

-150 a 300

Medio 100 0.50

Cobre 1.56 0.00425 -200 a 120 Bajo 10 0.10

TUNGSTENO Tiene una sensibilidad térmica superior a la del platino, por encima de 100ºC y se puede utilizar a temperaturas más altas, incluso con una linealidad superior. Asimismo se puede hacer hilo muy fino, de manera que se obtengan resistencias de valor elevado, pero como consecuencia de sus propiedades mecánicas su estabilidad es muy inferior a la del platino. Las técnicas actuales de fabricación de láminas delgadas por evaporación, serigrafía u otro procedimiento ligado a la

microelectrónica permiten depositar en superficies muy pequeñas resistencias de los materiales indicados anteriormente. El bulbo se conecta a un instrumento de medición que se encuentra dotado de un puente de Wheatstone. Los instrumentos de simple indicación emplean un puente del tipo de deflexión, mientras que los registradores y controladores, generalmente usan un puente de balance a cero. Todos esos instrumentos interpretan los cambios de resistencia en el bulbo en términos de temperatura.

La conexión a la bobina de resistencia se efectúa por medio de conductores aislados que pasan a través del núcleo de cerámica, formando una unión libre de esfuerzos. La figura 1 muestra una vista en corte de un detector térmico de resistencia típico del tipo industrial. Observe que la longitud activa del sensor es muy pequeña comparada con el resto del ensamble. También se muestra un termopar ensamblado para comparación.

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UNIDAD III 5 Elementos Primarios de temperatura

El sensor RTD más difundido, en lo que respecta al platino, es el Pt100, lo que significa una resistencia de 100 Ω a 0.0 ºC con un coeficiente de temperatura de 0.00385 por grado Celsius. Por un costo adicional, se pueden también obtener sensores de platino a 250, 500 ó

1000 Ω (Pt 1000). Un inconveniente de las sondas RTD es la resistencia eléctrica introducida en el sistema por el cable de conexión. Esta resistencia impide el uso de cables estándar de doble hilo para longitudes superiores a algunos metros, y que influyen en la precisión de la medida. Por este motivo y con el fin de obtener una elevada precisión en las aplicaciones industriales y de laboratorio, se recomienda el uso de un sistema de 3 ó 4 hilos, garantizando en este modo

una elevada precisión. El despliegue o lectura de un instrumento termorresistivo normalmente se obtiene al conectar el sensor a un circuito puente de dos, tres, o cuatro alambres conductores, como se ilustra a continuación.

Figura No. 1 Ensamble de un termómetro de resistencia con termopozo

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UNIDAD III 6 Elementos Primarios de temperatura

El efecto de la distancia entre el punto de instalación del sensor y el instrumento de medición,

influye de manera poco importante, pero puede representar una limitante en su empleo. Por esto, normalmente se utilizan tres conductores para limitar el efecto de las variaciones de resistencia por temperatura ambiente. El instrumento de medición se calibra, suponiendo una resistencia de los conductores de unión de 6 ó incluso 10 ohms, valor que se indica en la escala del instrumento. Una resistencia adicional permite llevar a 10 ohms exactos la resistencia de conducción. El instrumento es más efectivo a temperaturas del ambiente que los termopares, ya que no es

necesario junta de referencia. Además, como el dispositivo es eléctrico por naturaleza, pueden conectarse instrumentos para indicar la temperatura promedio de cierto lugar. Es posible la utilización de un instrumento de registro o indicador con lo que se obtiene un alto grado de centralización. Los termómetros de resistencia permiten efectuar mediciones incluso en puntos inaccesibles como en el caso de elementos insertados en los embobinados y partes interiores de máquinas eléctricas. De hecho, los termómetros de resistencia se pueden emplear para mediciones de

temperatura incluso en ambientes peligrosos por la presencia de mezclas explosivas, debido a que los niveles energéticos son tan bajos, que puede considerarse el sistema de medida como de "seguridad intrínseca". La siguiente expresión proporciona la resistencia de una PT100 en función de la temperatura, la ecuación es un polinomio con cuatro términos y tres coeficientes, la respuesta se ajusta 100% a la curva real de la PT100 en un margen de [0ºC,850ºC]

RPT100 = 100(1 + 0.003908T – 6(10-7)T2 – 2(10-13)T3)

Curva de respuesta del RTD.

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UNIDAD III

Curvas usuales de termómetros de resistencia para alambre de platino, cobre y níquel, en donde R1 = resistencia a la temperatura t y R

La relación entre estos factores, se puede ver en la expresión lineal siguiente

Donde Rt = es la resistencia en ohmios a t °C

Ro = es la resistencia en ohmios a 0 °C

= es el coeficiente de temperatura de la resistencia

En el caso de una resistencia fabricada con material semiconductor (termistores) la variación

con la temperatura es muchísimo más grande, pero tiene el gran inconveniente de ser de tipo exponencial

Rt

De las expresiones anteriores se deduce claramente que una resistencia metálica aumenta su valor con la temperatura, mientras que en los semiconductores, aumenta su valor al disminuir la

temperatura. Las resistencias de tipo metálico son de uso frecuente dcasi lineales durante un intervalo de temperaturas bastante elevado.

7 Elementos Primarios de temperatura

termómetros de resistencia para alambre de platino, cobre y níquel, en = resistencia a la temperatura t y Ro = resistencia a 0 °C

La relación entre estos factores, se puede ver en la expresión lineal siguiente

Rt = Ro (1 + 7 t)

es la resistencia en ohmios a t °C

es la resistencia en ohmios a 0 °C

es el coeficiente de temperatura de la resistencia

En el caso de una resistencia fabricada con material semiconductor (termistores) la variación

con la temperatura es muchísimo más grande, pero tiene el gran inconveniente de ser de tipo

= Ro (1 - 7 t - 7 t2 - 7 t3 ... )

De las expresiones anteriores se deduce claramente que una resistencia metálica aumenta su valor con la temperatura, mientras que en los semiconductores, aumenta su valor al disminuir la

temperatura. Las resistencias de tipo metálico son de uso frecuente debido a que suelen ser casi lineales durante un intervalo de temperaturas bastante elevado.

Elementos Primarios de temperatura

termómetros de resistencia para alambre de platino, cobre y níquel, en

La relación entre estos factores, se puede ver en la expresión lineal siguiente

En el caso de una resistencia fabricada con material semiconductor (termistores) la variación

con la temperatura es muchísimo más grande, pero tiene el gran inconveniente de ser de tipo

De las expresiones anteriores se deduce claramente que una resistencia metálica aumenta su valor con la temperatura, mientras que en los semiconductores, aumenta su valor al disminuir la

a que suelen ser

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UNIDAD III 8 Elementos Primarios de temperatura

El empleo de un conductor para la medida de temperaturas, basándose en el comportamiento descrito anteriormente está sometido a varias limitaciones.

En primer lugar, es obvio que no se podrán medir temperaturas próximas ni superiores a la de fusión del conductor.

En segundo lugar, para poder medir una temperatura determinada con este método es necesario que el sensor esté precisamente a dicha temperatura.

Habrá que evitar, pues, auto calentamientos provocados por el circuito de medida. La capacidad de disipación de calor, para un determinado sensor en un ambiente

concreto, viene dada por el coeficiente de disipación, y depende del tipo de fluido y su velocidad, en el caso en que sea posible la evacuación de calor por convección.

Otra limitación a considerar es la posible presencia de deformaciones mecánicas, provocan

también un cambio en el valor de la resistencia eléctrica de un conductor. Esta situación puede darse, inadvertidamente, al medir, por ejemplo temperaturas superficiales mediante un elemento adherido a la superficie. Características que deben poseer los materiales que forman el conductor de la resistencia

Alto coeficiente de temperatura de la resistencia, ya que de este modo el instrumento de medida será muy sensible.

Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia a una temperatura dada, mayor será la variación por grado; mayor sensibilidad.

Relación lineal resistencia-temperatura. Rigidez y ductilidad, lo que permite realizar los procesos de fabricación de estirado y

arrollamiento del conductor en las bobinas de la sonda a fin de obtener tamaños pequeños (rapidez de respuesta).

Los termómetros de resistencia tienen un límite máximo de temperatura sobre el cual no deben ser usados. Asimismo, cuando se comparan los bulbos de resistencia y los termopares para usarse con un termopozo, los bulbos de resistencia convencional quedan en ventaja debido a su tamaño (son más difíciles de instalar), y se vuelven más lentos en su respuesta. Por esas

razones, los bulbos de resistencia, deberán usarse en preferencia a los termopares hasta el límite de temperatura de operación del elemento de resistencia. Sobre este limite, para rangos de temperaturas muy altos, los termopares son el mejor medio para la medición de temperatura. Dentro de los RTD's, para uso industrial, se encuentran los que tienen rangos mayores o menores de 100 ohms a O °C, ver figura 20. Se recomienda el uso de los de 100 ohms a O °C, ya que:

Una resistencia menor, tiene una respuesta menor de voltaje y. Una resistencia mayor requiere un sensor de mayor tamaño con un límite superior de

temperatura menor, debido a la falla de aislamiento entre los conductores internos. Es de costo mayor.

Con fines de uniformidad, los RTD's de platino de 100 ohms, deben tener exactamente un coeficiente de 0.00385 ohms/ohm °C.

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UNIDAD III

MÉTODOS DE MEDIDA

Para la determinación del valor de la resistencia, pueden utilizar tres tipos diferentes de montaje. El procedimiento más sensible y de mayor precisión es el de tipo potenciométrico que utiliza dos fuentes de alimentación de corriente estabilizada para alimentar las dodeterminar se conecta una resistencia de precisión conocida previamente. Este método es el más preciso de los que vamos a describir porque es un método de cero, con lo que la medida realizada elimina los errores que puedan introducir los conductores de conexión al sensor de platino, pero para ello es necesario que esta resistencia tenga conectado cuatro hilos, dos para

la corriente y dos para la lectura de tensión.

Método potenciométrico de

El segundo procedimiento para realizar esta medida, y cuanto a precisión, sería el método de medida de resistencias con el puente de Wheastone, utilizando resistencias de dos, tres o cuatro hilos.

Montaje de dos hilos La sonda de resistencia se conecta a uno de los brazos del puente. Es el montaje más sencillo, pero presenta el inconveniente de que la resistencia de los hilos a y b de conexión de la sonda al puente varía cuando cambia la temperatura y esta variación falseade temperatura; aunque estos hilos sean de baja resistencia y esta sea conocida, las longitudes que puede haber en entre la sonda y el panel donde esté el instrugran resistencia al brazo de la sonda.

9 Elementos Primarios de temperatura

Para la determinación del valor de la resistencia, ya sea de tipo metálico o semiconductor, se pueden utilizar tres tipos diferentes de montaje. El procedimiento más sensible y de mayor precisión es el de tipo potenciométrico que utiliza dos fuentes de alimentación de corriente estabilizada para alimentar las dos ramas del potenciómetro. En serie con la resistencia a determinar se conecta una resistencia de precisión conocida previamente. Este método es el más preciso de los que vamos a describir porque es un método de cero, con lo que la medida

los errores que puedan introducir los conductores de conexión al sensor de platino, pero para ello es necesario que esta resistencia tenga conectado cuatro hilos, dos para

la corriente y dos para la lectura de tensión.

Método potenciométrico de medida de la resistencia Rs de un termómetro de Pt

El segundo procedimiento para realizar esta medida, y también el que iría en segundo lugar en cuanto a precisión, sería el método de medida de resistencias con el puente de Wheastone,

cias de dos, tres o cuatro hilos.

La sonda de resistencia se conecta a uno de los brazos del puente. Es el montaje más sencillo, pero presenta el inconveniente de que la resistencia de los hilos a y b de conexión de la sonda

puente varía cuando cambia la temperatura y esta variación falsea por los tanto la indicación de temperatura; aunque estos hilos sean de baja resistencia y esta sea conocida, las longitudes que puede haber en entre la sonda y el panel donde esté el instrumento receptor, añaden una gran resistencia al brazo de la sonda.

Elementos Primarios de temperatura

de tipo metálico o semiconductor, se pueden utilizar tres tipos diferentes de montaje. El procedimiento más sensible y de mayor precisión es el de tipo potenciométrico que utiliza dos fuentes de alimentación de corriente

s ramas del potenciómetro. En serie con la resistencia a determinar se conecta una resistencia de precisión conocida previamente. Este método es el más preciso de los que vamos a describir porque es un método de cero, con lo que la medida

los errores que puedan introducir los conductores de conexión al sensor de platino, pero para ello es necesario que esta resistencia tenga conectado cuatro hilos, dos para

de un termómetro de Pt

el que iría en segundo lugar en cuanto a precisión, sería el método de medida de resistencias con el puente de Wheastone,

La sonda de resistencia se conecta a uno de los brazos del puente. Es el montaje más sencillo, pero presenta el inconveniente de que la resistencia de los hilos a y b de conexión de la sonda

por los tanto la indicación de temperatura; aunque estos hilos sean de baja resistencia y esta sea conocida, las longitudes

mento receptor, añaden una

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UNIDAD III 10 Elementos Primarios de temperatura

Por eso el método de dos conductores sólo se debe usar en donde sea posible conservar al mínimo la resistencia de los cables de la instalación y en donde sólo se requiera una precisión moderada. Montaje de tres hilos Es el más utilizado en la práctica. En este circuito la sonda está conectada mediante tres hilos

al puente. De este modo, la medida no es afectada por la longitud de los conductores ni por la temperatura ya que esta influye a la vez en dos brazos adyacentes del puente, siendo la única condición que la resistencia de los hilos a y b sea exactamente la misma. No obstante que este método compensa los efectos del cambio de resistencia de los conductores por los cambios de temperatura ambiente, la precisión fundamental del circuito depende de que la resistencia de los conductores a y b, sean igual.

Circuito de medición de dos conductores

Circuito de medición de tres conductores

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UNIDAD III 11 Elementos Primarios de temperatura

Montaje de cuatro hilos Para mediciones en donde se desea un alto grado de precisión, como en el caso de calibración de patrones de los termómetros de resistencia de platino empleado en los laboratorios, se utiliza una forma modificada de un puente de Wheatstone, llamado Puente Mueller, que mide la resistencia de un detector primario de cuatro alambres. Se basa en efectuar dos mediciones de la resistencia de la sonda combinando las conexiones de modo tal que la sonda pase de un brazo del puente al adyacente. De este modo se compensan las resistencias desiguales de los hilos de conexión.

Finalmente, el procedimiento que más se utiliza, aunque su precisión dependa total y exclusivamente del aparato de medida, es la medida de la diferencia de potencial entre los extremos del sensor alimentado por una fuente de corriente constante. Este corresponde al método de las cuatro puntas de determinación de resistencias. Muchos multímetros vienen preparados para la determinación de resistencias por este método o por el de dos puntas únicamente. También cabe indicar que hay numerosos multímetros que tienen incorporado en

su sistema de medida de resistencias la posibilidad de que ésta se corresponda con un termómetro de platino, y por tanto, visualiza directamente los valores de la temperatura en la escala elegida.

Circuitos de medición de 4 conductores

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UNIDAD III 12 Elementos Primarios de temperatura

El puente Mueller con un RTD adecuado, es capaz de la más alta precisión en la medida de

cualquier temperatura entre 190 y 500 °C. Puede medir resistencias con aproximación de cienmilésimas de ohm. Las exactitudes de este orden requieren, gran precisión en la construcción del puente y en la regulación de su temperatura mientras se le utiliza. El puente Mueller no es adecuado para aplicaciones en que se necesita que la indicación sea continua o en que haya que registrar las indicaciones o iniciar el control. Una aportación reciente a la familia de los termómetros de resistencia, es uno del tipo portátil

para medición de temperaturas de superficie. Este tipo de termómetro, mide temperaturas en un rango de -45.5 °C a 482.2 °C, la resolución de este instrumento con un RTD con sensor de platino es de 0.05 °C. Modelos similares tienen rangos de -50°C a +500 °C, y de 0 °C a 1,370 °C. Colocando el sensor sobre una superficie, en líquidos, polvos, aire, o gases, se obtiene una lectura digital instantánea.

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UNIDAD III 13 Elementos Primarios de temperatura

CABEZA DE CONEXIONES El sensor debe conectarse a una cabeza de conexiones (a donde llegan las terminales de la resistencia). En relación con lo anterior, existen las siguientes excepciones:

CABEZAS DE CONEXION EN PLASTICO

Modelo Tipo Material Conexión a proceso Conexión a

Conduit Tamaño

RP Roscada Plástico 1/2 NPT 1/2 NPT Standar

RMP Roscada Plástico 1/4 NPT 1/4 NPT Miniatura

CABEZAS DE CONEXION EN ALUMINIO

Modelo Tipo Material Conexion a proceso Conexión a

Conduit Tamaño

RA Roscada Aluminio 1/2 NPT 1/2 NPT Standar

RA-3/4 Roscada Aluminio 1/2 NPT 3/4 NPT Standar

RMA Roscada Aluminio 1/4 NPT 1/4 NPT Standar

Page 14: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 14 Elementos Primarios de temperatura

CABEZAS DE CONEXION EN ALUMINIO NO ROSCADA

Modelo Tipo Material Conexión a proceso

Conexión a Conduit Tamaño

AA Atornillada Aluminio 1/2 NPT 1/2 NPT Standar

TFA Abre fácil Aluminio 1/2 NPT 1/2 NPT Standar

TFA-3/4 Abre fácil Aluminio 1/2 NPT 3/4 NPT Standar

CABEZAS DE CONEXION EN ACERO INOXIDABLE

Modelo Tipo Material Conexión a proceso

Conexión a Conduit Tamaño

RSS Roscada Acero Inoxidable 1/2 NPT 1/2 NPT Standar

RMSS Roscada Acero Inoxidable 1/4 NPT 1/4 NPT Miniatura

Page 15: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 15 Elementos Primarios de temperatura

CABEZAS DE CONEXION EN ALUMINIO A PRUEBA DE EXPLOSION

Modelo Tipo Material Conexión a proceso Conexión a

Conduit Tamaño

EP A Prueba de Explosión Aluminio 1/2 NPT 1/2 NPT Grande

EP-3/4 A Prueba de

Explosión Aluminio 3/4 NPT 3/4 NPT Grande

Page 16: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 16 Elementos Primarios de temperatura

BLOCK DE CONEXIONES CERAMICO

. Modelo Material Terminales Tamaño

BL-2 Cerámico 2 Standar

BL-3 Cerámico 3 Standar

BL-4 Cerámico 4 Standar

BL-6 Cerámico 6 Standar

BLOCK DE CONEXIONES CERAMICO PEQUEÑO

Modelo Material Terminales Tamaño

BS-2 Cerámico 2 Pequeño

BS-3 Cerámico 3 Pequeño

BS-4 Cerámico 4 Pequeño

Page 17: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 17 Elementos Primarios de temperatura

BLOCK DE CONEXIONES CERAMICO CON ACCION DE MUELLEO

Modelo Material Terminales Tamaño

BD-2 Cerámico/Base Metálica 2 Standar

BD-3 Cerámico/Base Metálica 3 Standar

BD-4 Cerámico/Base Metálica

4 Standar

BD-6 Cerámico/Base Metálica

6 Standar

BLOCK DE CONEXIONES A PRUEBA DE EXPLOSION

Modelo Material Terminales Tamaño

BEP-3 Baquelita 3 Grande

BEP-6 Baquelita 6 Grande

Page 18: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 18 Elementos Primarios de temperatura

Este sensor es especialmente utilizado para montaje con conexión, se podrán surtir elementos RTD's, PT500, PT1000, con temperaturas máximas de operación 250, 450, 600°C, la conexión podrá ser surtida en cuerdas de tubería (npt) ó cuerdas milimétricas, la cabeza de conexión se podrá surtir en: PVC, Aluminio, Acero Inoxidable, en tamaño estándar o miniatura, también cabezas a prueba de explosión

MODELO RTD-C2 (Cabeza y Conexión)

Modelo Descripcion

Elemento Exactitud T.M.O. Dia. del Tubing

Long del Tubing

Conexión a proceso

Cabeza de conexión

RTDC2

PT100 sencillo

ó 2PT100 doble

Estandar (ceramico, film)

ó 1/5 Din

250°C ó

450°C 1/4"

6" ó

12" ó

18" y otras...

1/8 ó

1/4 ó

1/2 ó

3/4 npt

PVC ó

Aluminio ó

Acero inoxidable

Page 19: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 19 Elementos Primarios de temperatura

Este sensor es especialmente utilizado para montaje con conexión, se podrán surtir elementos RTD's, PT500, PT1000, con temperaturas máximas de operación 250, 450°C, la conexión podrá ser surtida en cuerdas de tubería (npt) ó cuerdas milimétricas, en la longitud extensión se podrán surtir sobre otras medidas, favor de solicitarlo.

MODELO RTD-N1 (Con Conexión)

Modelo

Descripcion

Elemento Exactitud T.M.O. Dia. del Tubing

Long del

Tubing

Conexión a proceso

Aislamiento de la

extensión

Long. de la Extensión Terminacion

RTDN1

PT100 sencillo

ó 2PT100 doble

Estandar (ceramico,

film) ó

1/5 Din

250°C ó

450°C

1/8" ó

3/16" ó

1/4"

6" ó

12" ó

18" y

otras...

1/8 ó

1/4 ó

1/2 npt

PVC ó

Teflon ó

Fibra de vidrio con malla en

S.S.

2 mts. ó

4 mts. ó

8 mts. y otras...

Puntas sueltas

ó Zapatas

ó Conector

Page 20: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 20 Elementos Primarios de temperatura

Este sensor es especialmente utilizado en inserción, se podrán surtir elementos RTD's, PT500, PT1000, con temperaturas máximas de operación 250, 450°C, en la longitud extensión se podrán surtir sobre otras medidas, favor de solicitarlo.

MODELO RTD-MT (Manga de Teflón)

Modelo

Descripcion

Elemento Exactitud T.M.O. Dia. del Tubing

Long del

Tubing

Material de la

manga

Aislamiento de la extensión

Long. de la Extensión Terminacion

RTDMT

PT100 sencillo

ó 2PT100 doble

Estandar (ceramico,

film) ó

1/5 Din

250°C ó

450°C

1/8" ó

3/16" ó

1/4"

6" ó

12" ó

18" y

otras...

Teflon ó

Nylame

PVC ó

Teflon ó

Fibra de vidrio con malla en

S.S.

2 mts. ó

4 mts. ó

8 mts. y otras...

Puntas sueltas

ó Zapatas

ó Conector

Page 21: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 21 Elementos Primarios de temperatura

Este sensor es especialmente utilizado para montaje con conexión de cuerdas, conexión bridada o socket para soldar, especificar los datos técnicos de los termopozos, se podrán surtir elementos RTD's, PT500, PT1000, con temperaturas máximas de operación 250, 450, 600°C, la cabeza de conexión se podrá surtir en: PVC, Aluminio, Acero Inoxidable, en tamaño estándar o a prueba de explosión, el Termopozo podrá surtirse con conexiones según el tipo elegido, en material de acero inoxidable 304 ó316, en diferentes longitudes de inmersión "U", Este ensamble también se podrá surtir con transmisor integrado.

MODELO RTD-T4 (Cabeza, Conexión, Termopozo y Acción de Muelleo)

Modelo

Descripcion

Ele. Exa. T.M.O. Dia. del

Tubing

Repuesto con

muelleo B2

Cabeza de

conexión

Opción Termopozo

Especi-

fícacion

de

Termopozo

Long. Termo-pozo

RTDT4 con Termopozo y

Accion de Muelleo

PT100 sencillo

ó 2PT100 doble

Estandar (ceramico,

film) ó

1/5 Din

250°C ó

450°C 1/4"

6" ó

12" ó

18" y otras...

PVC ó

Aluminio ó

Acero inoxidable

Roscado (recto, conico ó punta fina) ó Bridado ó Socket para soldar

Cuerda 1/2, 3/4, 1" npt ó 150, 300, 600 lbs. según tipo de brida

U = 6",

12",

18",

24"

u otras

Page 22: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 22 Elementos Primarios de temperatura

MODELO RTD-B2 (Repuesto con Accion de Muelleo)

Modelo

Descripcion

Elemento Exactitud T.M.O. Dia. del Tubing

Repuesto para ensamble T1 ó T4

Longitud del Tubing

Block con Base Redonda Metalica y Resortes

RTD-B2

PT100 sencillo

ó 2PT100 doble

Estandar (ceramico, film)

ó 1/5 Din

250°C ó

450°C 1/4"

6" ó

12" ó

18" y otras...

Para 2, 3, 4 ó 6 hilos, dependiendo

del numero de hilos del RTD

VC, Aluminio, Acero Inoxidable, en tamaño estándar

Page 23: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 23 Elementos Primarios de temperatura

Este sensor es especialmente utilizado para montaje con conexión de cuerda, se podrán surtir elementos RTD's, PT500, PT1000, con temperaturas máximas de operación 250, 450, 600°C, la conexión podrá ser surtida en diferentes medidas , la cabeza de conexión se podrá surtir en: PVC, Aluminio, Acero Inoxidable, en tamaño estándar o a prueba de explosión, el Termopozo podrá surtirse con conexiones de 1/2, 3/4 ó 1" npt, en acero inoxidable 304 ó316, en diferentes longitudes de inmersión "U", este ensamble también se podrá surtir con transmisor integrado

MODELO RTD-T1 (Cabeza Niple de Conexión, Tuerca unión, Termopozo y Acción de

Muelleo)

Modelo

Descripcion

Elemento Exactitud T.M.O. Dia. del

Tubing

Repuesto con

muelleo B2

(longitud del

tubing)

Cople de extensión con tuerca

unión

Cabeza de

conexión

Opción Termopozo

Longitud Termopozo

RTDT1 con Termopozo y Acción de

Muelleo

PT100 sencillo

ó 2PT100 doble

Estandar (ceramico,

film) ó

1/5 Din

250°C ó

450°C 1/4"

6" ó

12" ó

18" y otras...

4" ó

6 " de

longitud

PVC ó

Aluminio ó

Acero inoxidable

Roscado (recto, conico ó punta fina)

U = 6", 12", 18", 24" u otras

Page 24: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 24 Elementos Primarios de temperatura

Este sensor es especialmente utilizado para montaje con conexión sanitaria, se podrán surtir elementos RTD's, PT500, PT1000, con temperaturas máximas de operación 250, 450°C, la conexión podrá ser surtida en diferentes medidas , la cabeza de conexión se podrá surtir en: PVC, Aluminio, Acero Inoxidable, en tamaño estándar o miniatura, el Transmisor se podrá surtir en diferentes modelos.

MODELO RTD-S (Cabezal Conexión Sanitaria)

Modelo

Descripcion

Elemento Exactitud T.M.O. Dia. del Tubing

Long del

Tubing

Conexion de capa sanitaria

Cabeza de conexión

Opción de Transmisor

Rango del Transmisor

RTDC2 con Transmisor

PT100 sencillo

ó 2PT100 doble

Estandar (ceramico,

film) ó

1/5 Din

250°C ó

450°C

1/2"

ó 1/4"

6" ó

12" ó

18" y

otras...

1" ó

1 1/2" ó 2"

PVC ó

Aluminio ó

Acero inoxidable

Mini 25000 ó MP 82800 ó MP 82700

Rango min --? Rango max --?

Page 25: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 25 Elementos Primarios de temperatura

Este sensor es especialmente utilizado para montaje con conexión, se podrán surtir elementos RTD's, PT500, PT1000, con temperaturas máximas de operación 250, 450, 600°C, la conexión podrá ser surtida en cuerdas de tubería (npt) ó cuerdas milimétricas, la cabeza de conexión se podrá surtir en: PVC, Aluminio, Acero Inoxidable, en tamaño estándar o miniatura, también cabezas a prueba de explosión, el Transmisor se podrá surtir en diferentes modelos favor de seleccionar el rango máximo y mínimo de linealización.

MODELO RTD-C2/TR (Cabeza, Conexión y Transmisor)

Modelo

Descripcion

Elemento Exactitud T.M.O. Dia. del Tubing

Long del

Tubing

Conexión a proceso

Cabeza de conexión

Opción de Transmisor

Rango del Transmisor

RTDC2 con Transmisor

PT100 sencillo

ó 2PT100 doble

Estandar (ceramico,

film) ó

1/5 Din

250°C ó

450°C 1/4"

6" ó

12" ó

18" y

otras...

1/8 ó

1/4 ó

1/2 ó

3/4 npt

PVC ó

Aluminio ó

Acero inoxidable

Mini 25000 ó MP 82800 ó MP 82700

Rango min --? Rango max --?

Page 26: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 26 Elementos Primarios de temperatura

CABLES O EXTENSIONES

Extensión para RTD en PVC

Modelo Aislamiento Individual

Aislamiento General

Temperatura . de Operación

Calibre AWG

Material del

Conductor

No. de Conductores

F4-CUPMBP-20 PVC / MYLAR

MM / PVC 105°C 20 Cobre 4 (cable)

F4-CUPMBP-18 PVC /

MYLAR MM / PVC 105°C 18 Cobre 4 (cable)

F4-CUPMBP-16 PVC / MYLAR

MM / PVC 105°C 16 Cobre 4 (cable)

Extensión para RTD en Silicón

Modelo Aislamiento Individual

Aislamiento General

Temperatura . de Operación

Calibre AWG

Material del

Conductor

No. de Conductores

F4-CUSLC-24 Silicon Silicon 200°C 24 Cobre 4 (cable)

Page 27: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 27 Elementos Primarios de temperatura

Extensión para RTD en Teflon

Modelo Aislamiento Individual

Aislamiento General

Temperatura . de Operación

Calibre AWG

Material del Conductor

No. de Conductores

F4-CNTFE-26 Teflon Teflon 250°C 26 Cobre / Niquel 27% 4 (cable)

F4-CNTFE-24 Teflon Teflon 250°C 24 Cobre / Niquel 27% 4 (cable)

Extensión para RTD en Fibra de Vidrio con Malla SS

Modelo Aislamiento Individual

Aislamiento General

Temperatura . de Operación

Calibre AWG

Material del Conductor

No. de Conductores

F4-CUFVMM-24 FV FV / MM 350°C 24 Cobre 4 (cable)

Page 28: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 28 Elementos Primarios de temperatura

Extensión para RTD en Fibra de Vidrio Alta Temp.

Modelo Aislamiento Individual

Aislamiento General

Temperatura . de Operación

Calibre AWG

Material del Conductor

No. de Conductores

F4-CNFH-24 FH FH 600°C 24 Cobre / Niquel 27% 4 (cable)

ERROR DE TEMPERATURA EN °C POR CADA 305 mts. DE EXT ENSION

AWG No. 3 Hilos 2 Hilos

Error °C Error °F Error °C Error °F

16 +/- 0.16 +/- 0.29 +/- 21.3 +/- 38.69

18 +/- 0.26 +/- 0.46 +/- 34.6 +/- 61.20

20 +/- 0.41 +/- 0.73 +/- 54.5 +/- 97.10

24 +/- 0.65 +/- 1.17 +/- 86.5 +/- 156.60

CONECTORES PARA RTD´S

Modelo Material de Conductor Tipo de Conexion No. de conductores Material del Conector

CCM Cobre Macho 3 Plastico

CCH Cobre Hembra 3 Plastico

Page 29: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III

Rango de Temperatura Normal: Extendido: -320°F a +1100°F Max. Presión: 1450 PSIG Material: 316 Acero Inoxidable Conexiones: 1/2" NPT, 3/4" NPT o Tri-ClampTipo RTD: Pt100 Clase B según DIN 43670

29 Elementos Primarios de temperatura

Normal: -58°F a +390°F

Clamp Tipo RTD: Pt100 Clase B según DIN 43670

Rango de Medición: -58..120°F a 0..1100°FMax. Presión: 1500 PSIG (rosca) 500 PSIG (versión TriMaterial de sonda: 316 Acero Inoxidableespecificaciones Ra 32, 3A estandard 09Salida: 4-20 mA, 2 hilos

Sensor: Pt100, class B, 2/3/4

Material: 316Ti SS

Output: Pt100 or 4-

Connection: G 1/2, M12

Elementos Primarios de temperatura

58..120°F a 0..1100°F 500 PSIG (versión Tri-clamp)

Material de sonda: 316 Acero Inoxidable cumple con las especificaciones Ra 32, 3A estandard 09-08 #4

Sensor: Pt100, class B, 2/3/4-wire

Material: 316Ti SS

-20 mA

Connection: G 1/2, M12

Page 30: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 30 Elementos Primarios de temperatura

Page 31: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 31 Elementos Primarios de temperatura

Page 32: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 32 Elementos Primarios de temperatura

PRINCIPALES APLICACIONES: Servicios de refrigeración y aire. Procesamiento de plástico Procesos microelectrónicos Alimenticios Producción textil Procesos petroquímicos Medidas de líquidos y gases.

LAS VENTAJAS DE LOS BULBOS DE RESISTENCIA (RTD'S) SON:

Sensibilidad Estabilidad Linealidad precisión intercambiabilidad

IDENTIFICACIÓN DE MEDIDORES DE TEMPERATURA. Cada uno de los instrumentos debe contar con una placa de acero inoxidable en la que esté grabada en forma permanente, la indicación que se indica a continuación, misma que debe contar con un espacio adicional para incluir el número de identificación. Esta placa debe fijarse en forma permanente y en lugar visible del instrumento (no se acepta el uso de adhesivos). RTD. a) Nombre del fabricante o de la marca registrada

b) Número de modelo. c) Número de serie d) Material de construcción del elemento y del termopozo. e) Tipo de RTD. f) Longitud de inmersión.

Page 33: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 33 Elementos Primarios de temperatura

Page 34: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III 34 Elementos Primarios de temperatura

Page 35: Bulbos de Resistencia _RTD

UNIDAD III

A simple vista son igual por fuera por lo que hay que tener cuidado para no confundirlo

35 Elementos Primarios de temperatura

A simple vista son igual por fuera por lo que hay que tener cuidado para no confundirlo

Elementos Primarios de temperatura

A simple vista son igual por fuera por lo que hay que tener cuidado para no confundirlo