contadores de energía electrica
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Apuntes Inacap - Electricidad IndustrialTRANSCRIPT
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CONTADORES DE ENERGA ELCTRICA
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CONTADORES DE ENERGA ELCTRICA
NDICE
3.1. INTRODUCCIN............................................................................................ 3.1
3.2. CONTADORES Y EQUIPOS DE MEDIDA .................................................... 3.2
3.2.1. CONTADORES DE ENERGA ACTIVA ..................................................... 3.2
3.2.2. CONTADORES DE ENERGA REACTIVA ................................................. 3.4
3.2.3. MAXMETRO....................................................................................... 3.4
3.2.4. DISCRIMINADOR HORARIO O RELOJES HORARIOS ................................ 3.5
3.2.5. INTERRUPTOR DE CONTROL DE POTENCIA (ICP) ................................. 3.5
3.3. TELEMEDIDA ................................................................................................ 3.6
3.3.1. APLICACIONES DE LA TELEMEDIDA...................................................... 3.6
3.3.2. CONTADORES CON EMISIN DE IMPULSOS .......................................... 3.7
3.3.3. CONTADORES ELECTRNICOS............................................................ 3.8
3.5.
CARACTERSTICAS BSICAS DE LOS CONTADORES ......................... 3.17
3.5.1.
PRECISIN DE LA MEDIDA .............................................................. 3.17
3.5.2.
EMISORES DE IMPULSOS .................................................................. 3.18
3.5.3.
REGISTRO DE MEDIDAS.................................................................... 3.20
3.5.4.
OTRAS CARACTERSTICAS................................................................ 3.22
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Contadores de Energa Elctrica
3.1
3. 3.1. INTRODUCCIN
El sistema elctrico necesita de una serie de aparatos de medida y control que indiquen la
energa consumida en kWh y la potencia demandada en kW. Los elementos que integran un equipo de medida "definitivo" son:
Transformadores de medida
Contador
Registrador
Sistema de comunicaciones
El contador de energa elctrica es el aparato que contabiliza esta energa
en las lneas y redes de corriente alterna, tanto monofsica como
trifsicas.
De los diferentes tipos de contadores de energa elctrica para corriente
alterna, el contador de induccin es el de mayor aplicacin en las
instalaciones elctricas de viviendas y edificios.
Se puede hacer una clasificacin de los contadores:
Contador de energa activa: Este contador registra la cantidad de energa activa que las empresas suministradoras entregan al abonado. La unidad de medida es el
kilovatio hora (kW/h.)
Contador de energa reactiva: Si en la instalacin del abonado hay receptores de carcter inductivo, se usa el contador de energa reactiva para calcular el factor de
potencia medio de la instalacin. La unidad: kilovoltiamperio reactivo hora (kVAR/ h)
Los contadores utilizados para registrar el consumo de energa elctrica tienen que cumplir
condiciones muy estrictas en cuanto a la construccin, precisin, elevada estabilidad mecnica,
facilidad de ajuste y rapidez de montaje, reguladas por el reglamento de verificaciones
elctricas.
Si se aplican los complementos de discriminacin horaria se necesitan contadores con
integradores mltiples, y si las potencias contratadas son muy elevadas sern necesarios
transformadores de intensidad.
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Contadores de Energa Elctrica
3.2
El conjunto de aparatos para un solo usuario se denomina equipo de medida y deben estar
certificados por S.E.C . Los contadores llevan una
chapa caracterstica donde se indican todos los datos relativos al mismo.
En la actualidad, se utilizan los contadores mltiples, donde un mismo aparato realiza todas las
funciones que se describen a continuacin por separado, las medidas de potencia activa y
reactiva, el valor mximo y lleva incluido un reloj programador que es capaz de almacenar los
datos de las lecturas.
3.2. CONTADORES Y EQUIPOS DE MEDIDA
3.2.1. CONTADORES DE ENERGA ACTIVA
Son los aparatos encargados de medir el consumo de energa elctrica que se expresa en
kWh. Dependiendo del suministro, habr contadores monofsicos o trifsicos, as como
contadores para discriminacin horaria (doble o triple tarifa).
Cumplir una serie de requerimientos mnimos:
El sistema de medida empleado ser de cuatro hilos
El registro de energa activa ser realizado en todos los sentidos en que sea posible la circulacin de energa, siendo opcional el emplear para ello uno o ms aparatos,
segn convenga
3.2.1.1. Contador monofsico
Est basado en el principio de funcionamiento del motor de induccin. Los elementos fundamentales que
consta todo contador son:
Circuito magntico de tensin, o bobina voltimtrica
Circuito magntico de intensidad, o bobina amperimtrica
Disco giratorio de aluminio
Dispositivo de frenado o imn permanente
Dispositivo contador numrico, integrador o totalizador
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3.3
La bobina voltimtrica se conecta en paralelo con el circuito, produciendo un campo magntico
proporcional a la tensin y la bobina amperimtrica en serie con el circuito a medir,
producindose otro campo proporcional a la intensidad.
El vector tensin y el vector intensidad estn desfasados 90 para poder medir la energa
activa.
Los dos campos magnticos que generan las bobinas atraviesan el disco de aluminio, creando
un par de fuerzas que hace girar el disco en un sentido determinado. La cantidad de vueltas
que da dicho disco es proporcional al par de fuerzas y al tiempo transcurrido.
El eje del disco est unido a un tornillo sin fin que transmite el giro al totalizador mediante
ruedas dentadas. El dispositivo de frenado evita que se acelere el disco y hace que se pare
cuando no pasa corriente por la bobina de intensidad.
El totalizador o integrador registra las vueltas del disco y los transforma en saltos de
numeracin. Cuando se producen un nmero de vueltas determinado en el disco, salta un
nmero en el totalizador.
3.2.1.2. Contador trifsico
Se puede considerar compuesto por tres sistemas monofsicos, es decir, con tres bobinas
voltimtricas y tres bobinas amperimtricas conectadas en estrella.
3.2.1.3. Contador de doble y triple tarifa
Son contadores monofsico o trifsico que tiene dos o tres totalizadores numricos
respectivamente a diferente altura, para medir dos o tres consumos.
Dentro del contador hay un mecanismo electromagntico que se acciona por un sistema de
relojera, que conecta o desconecta los integradores segn la hora programada en el reloj.
Dependiendo de la franja horaria en la que se est en ese momento, se accionar el totalizador
correspondiente.
En el caso de doble tarifa una de ellas indica reposo y la otra excitacin (llano y punta
respectivamente) y en las de triple tarifa se diferencia llano, valle y punta. A la hora de contar el
consumo total, se tendr en cuenta lo que indiquen cada uno de los totalizadores y multiplicarlo
por el coste por kWh de cada una de las franjas horarias.
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3.4
3.2.2. CONTADORES DE ENERGA REACTIVA
Son los aparatos encargados de medir la energa reactiva de una instalacin. Pueden ser
monofsicos o trifsicos.
El principio de funcionamiento as como los elementos que lo componen son similares a los del
contador de activa, si bien la bobina amperimtrica y la voltimtrica estn desfasadas varios
grados dependiente del esquema de conexin, para poder medir la componente vertical de la
energa aparente.
Hay varios sistemas para conseguirlo, pero el ms usual es colocar una resistencia pura sobre
las bobinas de tensin y de intensidad.
Cumplir una serie de requerimientos mnimos:
El sistema de medida empleado ser de cuatro hilos
El registro de energa reactiva ser realizado en todos los cuadrantes en los que sea posible la circulacin de energa, siendo opcional el emplear para ello uno o ms
aparatos, segn convenga
3.2.3. MAXMETRO
Es un aparato de medida encargado de contabilizar la mxima potencia demandada en una
instalacin durante un periodo de facturacin, generalmente un mes.
La potencia media demandada por la instalacin se calcula dividiendo el nmero de
revoluciones del disco del contador por un tiempo determinado.
El maxmetro es un contador normal, de simple, doble o triple tarifa que, adems de los
componentes clsicos, tiene otros engranajes y tornillos sin fin que se unen a una aguja de
arrastre o fiel que se mueve sobre un limbo graduado.
Durante el tiempo anterior que suele ser de quince minutos, la aguja est en tensin, y vuelve a
0 por la accin de un resorte que es mandado por el reloj del equipo de medida. En el limbo
graduado existe otra aguja testigo que es arrastrada por el fiel o aguja de arrastre. Esta
segunda aguja se llama de lectura. Cada quince minutos, la aguja de arrastre marca la
potencia media demandada en ese tiempo.
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3.5
En los quince minutos siguientes, si la potencia es igual o menor, no mover la aguja de
lectura. Si es mayor, arrastrar la aguja testigo hasta el mximo, y as cada quince minutos. A
final de un mes, la aguja de lectura registrar la mxima potencia demandada en ese mes.
Una vez tomada la lectura, se volver a poner la aguja de lectura a cero.
3.2.4. DISCRIMINADOR HORARIO O RELOJES HORARIOS
Son los encargados de mandar la tensin a los totalizadores para que se realice la
discriminacin horaria y a los maxmetros para que vuelva a cero la aguja de arrastre.
Antiguamente se usaban mecanismos provistos con un resorte espiral con los que se cargaba
el reloj o un motor sncrono, pero en la actualidad se usan relojes programables.
Efectan los cambios de forma automtica gobernados por una memoria programable, donde
se indican las horas a las que se cambia de tarifa as como las variaciones semanales y las
estacionales.
Esta unidad tarifaria puede acumular los datos suministrados por el contador a travs de
impulsos y almacenar y gestionar todos los datos de potencia y consumo procedentes de los
contadores, tanto los de activa como los de reactiva.
3.2.5. INTERRUPTOR DE CONTROL DE POTENCIA (ICP)
Aparato de control que se utiliza para limitar potencias fijas de contratacin. Son interruptores
magnetotrmicos, con una curva de disparo especial que se desconectan cuando la potencia
demandada por el usuario supera un en un 10% a la contratada.
La finalidad del ICP es controlar la intensidad y evitar que se supere la potencia contratada,
disparndose en ese momento. Estn compuestos por un sistema bimetal que cuando se
supera la potencia se calientan y saltan, producindose el reenganche automtico un tiempo
despus cuando el bimetal se ha enfriado.
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3.6
3.3. TELEMEDIDA
Es la medida del consumo de energa de un usuario y gestin de la
misma por sistemas de control a distancia. Cualquier sistema necesita :
Contadores de energa con emisor de impulsos
Concentradores de impulsos
Sistemas de transmisin de la informacin, bien por redes de baja o media tensin, redes telefnicas, radio o cualquier otro mtodo
Las aplicaciones de la lectura automtica son diversas y simplifican el uso de los recursos
mejorando la calidad del servicio y las prestaciones.
3.3.1. APLICACIONES DE LA TELEMEDIDA
Control del consumo
Al poder almacenar continuamente los datos emitidos por los contadores, se puede hacer una
facturacin instantnea al hacer lecturas de contadores y conocer los consumos de cada
usuario, y se pueden realizar clculos estadsticos de consumo y conocer las curvas de
demanda de energa de un usuario, de un conjunto de usuarios o de un centro de
transformacin, muy tiles para hacer las previsiones de consumo por parte de la compaa
generadora.
Esto tambin es muy til porque el almacenamiento de los datos para las estadsticas de cada
usuario hace que ste pueda realizar un mejor control de su propio consumo, eligiendo la tarifa
que mejor se le adapte o modificando su consumo para controlar el gasto.
Otra aplicacin es realizar el control de los interruptores de control de potencia (ICP) y realizar
la desconexin de un circuito que consume ms de la potencia contratada.
Control de las tarifas
Se puede tener un control sobre las tarifas pudiendo hacer un cambio de las mismas para
cualquier usuario, cambios en los complementos de tarifa, realizar discriminaciones horarias
segn las tarifas o definir los das en los que la tarifa es distinta (sbados y festivos).
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3.7
Se pueden realizar a distancia las funciones de maxmetro en punta, llano y valle, as como la
puesta a cero del mismo, cosa que antes se tena que hacer de forma manual abriendo la caja
del contador y volvindola a precintar despus.
Control de las redes
Se puede tener un control sobre las redes de distribucin, con lo que se hace una
racionalizacin de la energa, cortando y restableciendo el suministro a distancia en los
momentos que se produzcan fallos en lneas.
Esto permite tener un mximo aprovechamiento de la potencia disponible en cada lugar,
mediante el estudio y anlisis de curvas de carga instantneas que permiten realizar
conexiones y desconexiones instantneas de circuitos que no sean prioritarios transmitiendo
las rdenes oportunas por la red a los contactores correspondientes.
3.3.2. CONTADORES CON EMISIN DE IMPULSOS
Son contadores convencionales a los que se aade un sensor y un generador de impulsos de
forma que a la vez que gira el disco y comunica el movimiento a los integradores, el sensor
est colocado sobre el disco de aluminio. Al pasar el por debajo de un circuito magntico, el
sensor detecta el campo y al estar conectado a un circuito electrnico se transforma el
pequeo campo magntico en oscilaciones de alta frecuencia o impulsos.
Existen tambin contadores por impulsos ptico, que consiste es sustituir el circuito magntico
por una clula ptica.
Los impulsos salen al exterior del contador por medio de unos contactos, y son recogidos por
un sistema que los procesa para realizar la lectura automtica.
Este sistema puede estar directamente en el contador o en el centralizacin de contadores.
Procesa la informacin, determinando al consumo a que equivale en cada momento la
frecuencia de los pulsos que se ha emitido y la almacena para enviarla al Centro de Control de
Datos en el momento que ste lo requiera.
En el caso de que el sistema de recogida de datos est en el centro de contadores se
centraliza el sistema y se evita el tener uno en cada contador, pero cada contador tendra que
tener un sistema acoplado que enve los pulsos, bien por las redes de energa elctrica, a
travs de redes telefnicas o a travs de cualquier otro sistema al centro de contadores para
que se procesen los datos.
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3.3.3. CONTADORES ELECTRNICOS
Son contadores que basan el conteo de energa elctrica en sistemas estticos formados por
circuitos electrnicos sin piezas mviles. Son aparatos de gran precisin, de mnimo consumo
propio, de una gran previsin y capaces de detectar corrientes muy pequeas.
El principio de funcionamiento es la elaboracin de seales elctricas proporcionales al
producto instantneo de la tensin y de la intensidad. Las variaciones de este producto VI,
inducen al circuito elctrico a la emisin de impulsos, cuya frecuencia ser proporcional al
aumento de dicho producto.
Estos contadores estn sustituyendo progresivamente a los anteriores por su gran precisin y
fiabilidad, su insensibilidad a golpes, vibraciones, colocaciones defectuosas, temperaturas altas
o bajas, mala colocacin de las fases, desequilibrio entre las mismas, etc.
3.3.4. REGISTRADORES
Este equipo estar destinado al almacenamiento de las medidas procedentes de los
contadores y a dar apoyo a la teletransmisin, tratamiento y preparacin de la informacin de
energa activa y reactiva, incluyendo una firma electrnica que cifra las lecturas de forma que
stas no pueden ser manipuladas en ningn momento de la teletransmisin al Operador del
Sistema.
El registrador, as definido, puede estar integrado en un contador combinado o constituir un
dispositivo independiente del contador, aunque segn la normativa las medidas no podrn
obtenerse por integracin de impulsos.
Cada registrador puede almacenar informacin de uno o ms equipos de medida. Es
obligatorio que en cada parque de central o subestacin donde se site un punto de medida
exista, al menos, un registrador.
Cuando alguno de los equipos deba ser redundante o comprobante, se instalar un mnimo de
dos registradores, de forma que cada equipo redundante o comprobante se conecta a un
registrador distinto al del equipo principal.
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3.17
3.5. CARACTERSTICAS BSICAS DE LOS CONTADORES
3.5.1. PRECISIN DE LA MEDIDA
En funcin de la clasificacin de los puntos de medida, establecida en el Reglamento al que
complementan estas Instrucciones Tcnicas, ser obligatoria una precisin determinada para
los equipos de medida.
La legislacin asigna al consumidor cualificado la responsabilidad de instalacin de los equipos
de medida y de comunicacin de dicha medida al operador del sistema. As mismo, la
regulacin clasifica los puntos de medida en tipos y determina las caractersticas para cada
caso:
Tipo 1: Son aquellos cuya energa intercambiada anual sea igual o superior a 5 GWh, o cuya potencia contratada sea igual o superior a 10 MW
Tipo 2: Son aquellos cuya energa intercambiada anual sea igual o superior a 750 MWh, o cuya potencia contratada sea igual o superior a 1500 KW
Tipo 3: Resto de puntos
Las caractersticas de estos elementos se detallan en las Instrucciones Tcnicas
Complementarias (Orden de 12/04/99), y pueden resumirse en el siguiente cuadro:
Clase de Precisin
Transformadores Contadores Tipo de Punto Sistema de Medida
Tensin Intensidad Activa Reactiva
1 4 hilos 0.2 0.2S < 0.2S < 0.5
2 4 hilos < 0.5 < 0.5S < 0.5S < 1
3 4 hilos 1 1S < 1S < 2
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Clase de precisin
La clase de precisin de un transformador o aparato de medida se designa por un nmero
(ndice de clase) igual al lmite superior del error de la magnitud medida admisible, expresado
en porcentaje, para la magnitud primaria asignada y la carga de precisin.
Una clase a es mejor o igual que otra b cuando, en todos los rangos de cargas definidos en las
normas, el error de la clase sea menor o igual que el de la clase b.
Error de precisin
Es el error equivalente a la clase de precisin acreditada para un aparato de medida en una
calibracin o en un ensayo de fabricante.
3.5.2. EMISORES DE IMPULSOS
Los emisores de impulsos son los sistemas que tienen los contadores para realizar la lectura
automtica. Al ser una tecnologa relativamente reciente teniendo en cuenta la vida til de un
aparato de estas caractersticas, los contadores muy antiguos no la tienen.
A partir de ellos se conectan los sistemas que reciben estos impulsos cuya frecuencia es
proporcional al consumo que se ha realizado, y transmiten esta informacin a un centro de
control.
Cada fabricante genera estos impulsos con unas caractersticas determinadas, por lo que el
sistema de deteccin que se coloque a continuacin lo tendr en cuenta para realizar el clculo
del consumo correctamente.
Algunos Emisores de Impulso tienen ajuste del valor del pulso y ancho del pulso simtrico o
seleccionable. Tambin se puede elegir los valores de consumo que representa cada pulso: un
ejemplo puede ser Landis + Gyr donde se puede seleccionar entre 1,2,3.33, 5 o 6,66 Wh/pulso
Muchos fabricantes utilizan un Emisor LED de impulsos con salida de impulso programables
bajo estndar S0 DIN (estndar alemn) 43864 para aplicaciones industriales.
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3.22
3.5.3.2. Almacenamiento de los datos
Para almacenar la medicin de estos datos, los contadores incluyes
dispositivos de memoria. Dependiendo de la calidad de cada uno de
ellos, el nmero de lecturas que es capaz de almacenar cada uno de
ellos es variable.
Deben poder almacenar un nmero de medidas suficiente para que no haya prdida de datos
hasta que se vuelque la informacin en la Central de Datos.
Normalmente tienen un sistema doble de almacenamiento de datos. Se almacenan en una
memoria voltil (RAM)alimentada con una batera y cada cierto tiempo se realiza una copia de
seguridad a una memoria no voltil (FLASH- EPROM) de gran capacidad. As hay una
seguridad alta, y se evita que un corte de luz o un fallo en la batera pierda los datos.
ACTARIS presenta capacidades de 4000 registros para cada una de las 8 magnitudes de
medida de cada periodo de integracin (Tm1 y Tm2). Por otro lado, ELGAMA tiene contadores
que almacenan en memoria no voltil FLASH de hasta 1Mb, que corresponden a 8192 eventos
y estados, pudindose almacenar informacin correspondiente a 5 aos de funcionamiento.
3.5.4. OTRAS CARACTERSTICAS
Alimentacin mediante Fuente auxiliar a Vcc y Bateras
Buffer de eventos con fecha y hora asociadas
Indicador de fallo de tensin
Registro y prevencin de acciones no autorizadas.
Registro de Cambios en la secuencia de la fase
Registro de influencias de campos magnticos externos
Indicacin de corriente circulando en sentido inverso
Registro de reseteo de datos
Accesos protegidos mediante contrasea
Registro de apertura de la tapa de proteccin
Reloj calendario interno
Firma electrnica
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3.6. INTERCAMBIO DE INFORMACIN
El nico contacto que tenan los contadores originales con el exterior,
era el indicador de la energa consumida que iba a ser consultado por
un operario peridicamente. A medida que se realizan avances en la
tecnologa, el flujo de datos que se intercambia con ellos es mucho
mayor, ya que no slo hay que tener un sistema que capte la lectura del
contador
En el momento en el que se pretenden sustituir las visitas peridicas de los operarios por
lecturas automticas aparecen nuevos problemas y nuevas soluciones.
En primer lugar el contador ya no es un aparato electromecnico que nicamente sirve para
visualizar un registro, sino que pasa a tener partes electrnicas que sirven para controlarlo que
necesitan ser programadas y actualizadas cada cierto tiempo. En caso de fallo, hay que tener
acceso directo tanto al contador como al registrador para comprobar lo que no funciona
correctamente y poder hacer las modificaciones correspondientes.
Y por ltimo hay que tener un acceso a distancia para recibir los datos que genera el contador
y poder hacer cambios en el mismo tales como actualizacin de horarios de tarificacin,
actualizaciones del software, cambios en la identificacin, en el protocolo, etc.
3.6.1. INTERFACES HOMBRE MQUINA (HMI)
La introduccin de las nuevas tecnologas en los equipos e instalaciones de medida, donde el
control est distribuido y hay una supervisin informatizada de los procesos, alejan al hombre
del control directo de los procesos que se ejecutan.
Aparece el dilogo persona-mquina a travs de interfaces computerizadas para la supervisin
y el control, as como para la gestin del mantenimiento de dichos sistemas. Para ello se
utilizan terminales inteligentes con E/S pensados para realizar Interfaces Hombre Mquina.
Equipos con LCD grfico, LCD de texto
Pantalla tctil
Teclados
Acceso a sistemas SCADA
Lectura manual ficheros
INTRODUCCINCONTADORES Y EQUIPOS DE MEDIDAContadores de energa activaContador monofsicoContador trifsicoContador de doble y triple tarifa
Contadores de energa reactivaMaxmetroDiscriminador horario o relojes horariosInterruptor de control de potencia (ICP)
TELEMEDIDAAplicaciones de la telemedidaControl del consumoControl de las tarifasControl de las redes
Contadores con emisin de impulsosContadores electrnicosRegistradoresMagnitudes a registrar
LEGISLACINTITULO SEGUNDOCAPITULO II
Estudio y Aprobacin de Contadores y limitadoresArtculo 14.Artculo 16.CAPITULO III
Verificacin de Contadores y LimitadoresArtculo 26.Artculo 27.Artculo 38.Artculo 41.CAPITULO V
Derechos y ObligacionesArtculo 43.Artculo 44.Artculo 48.
CARACTERSTICAS BSICAS DE LOS CONTADORESPrecisin de la medidaEmisores de impulsosSalida de pulsos TTL
Registro de medidasOrden de registros de energa en el protocolo deAlmacenamiento de los datos
Otras caractersticas
INTERCAMBIO DE INFORMACINInterfaces Hombre Mquina \(HMI\)Puertos de comunicacinPuertos SeriePuerto Serie RS232 CRS-485
Puerto ParaleloPuerto USBSalida RTCPuerto ptico
FABRICANTESAntigedad segn la marcaAntigedad media por provincia