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💥 EXPLICACIÓN de POTENCIA ELÉCTRICA

Potencia generada por una fuente de alimentación


¿Qué es la potencia eléctrica?


💢 Podemos definir la potencia de un componente eléctrico/electrónico como la energía consumida por este en un segundo. Si, no obstante, estamos hablando de una fuente de alimentación, con la palabra potencia nos referiremos entonces a la energía eléctrica aportada por esta al circuito en un segundo. 

💣 En ambos casos (ya sea potencia consumida o generada), la potencia es un valor intrínseco propio del componente o generador, respectivamente. Su unidad de medida es el vatio (W), pero también podemos hablar de milivatios (1 mW = 0,001 W), o kilovatios (1 kW = 1000 W).

💥 A partir de la potencia conocida propia del componente/generador y del tiempo que este esté funcionando, se puede conocer la energía consumida/aportada total, mediante la expresión: E = Pt.

💪 Cuando una fuente de alimentación aporta una determinada energía eléctrica, esta puede ser consumida por los distintos componentes del circuito de diversas maneras: la mayoría de veces es gastada en forma de calor debido al efecto de las resistencias internas intrínsecas de cada componente (el llamado "efecto Joule"), pero también puede ser consumida en forma de luz (si ese componente es
una bombilla, por ejemplo) o en forma de movimiento (si ese componente es un motor, por ejemplo), o en forma de sonido (si ese componente es un altavoz, por ejemplo), o en una mezcla de varias.

👉 Podemos calcular la potencia consumida por un componente eléctrico si sabemos el voltaje al que está sometido y la intensidad de corriente que lo atraviesa, utilizando la fórmula P = V x I. Por ejemplo, una bombilla sometida a 220 V por la que circula 1 A consumirá 220 W. Por otro lado, a partir de la Ley de Ohm podemos deducir otras dos fórmulas equivalentes que nos pueden ser útiles si sabemos el valor de la resistencia R interna del componente: P = I2 x R también P = V2 / R.

Ley de Ohm

💥 Finalmente, hay que saber que los materiales conductores pueden soportar hasta una cantidad máxima de potencia consumida, más allá de la cual se corre el riesgo de sobrecalentarlos y dañarlos.

Escrito por Archie Tecnology

🧐 ACTUADOR LINEAL 🛠️ de VÁLVULAS NEUMÁTICAS utilizadas en MECATRÓNICA INDUSTRIAL 🤖

Válvulas operadas por válvula piloto

👉   La fuerza necesaria para accionar la bola o desplazar la válvula neumática en ocasiones es demasiado grande para la operación manual o con un solenoide que es el que actuaría sobre dicha válvula. Para solucionar ese problema se utiliza un sistema operado por válvula piloto, el cual usa una válvula para controlar una segunda válvula; la siguiente figura ilustra esto.

Sistema operado por válvula piloto

👌  La capacidad de la válvula piloto es pequeña y se acciona en forma manual o mediante un solenoide. Su función es permitir que la válvula principal sea operada por el sistema de presión. La línea de presión piloto se representa con líneas punteadas. Aunque las válvulas piloto y principal se pueden accionar con dos válvulas independientes, lo más frecuente es encontrarlas dentro de
la misma carcasa.

Válvulas direccionales

La figura siguiente muestra una válvula direccional y su símbolo
Válvula direccional

👍  EI flujo sólo se realiza en la dirección en la que la bola empuja los muelles de compresión. El flujo en la dirección opuesta está bloqueado porque el muelle resorte empuja la bola contra su asiento.

Escrito por Archie Tecnology

🧐 UNIDAD de PRESENTACIÓN VISUAL, la PANTALLA 🖥️

Unidad de pantalla visual VDU


🖥️   Cada vez más se presentan datos usando una unidad de pantalla visual (VDU).

Con una pantalla de tubo de rayos catódicos, la imagen en la pantalla se construye mediante el movimiento del punto formado por un haz electrónico en una serie de líneas escaneadas de manera horizontal, una después de la otra hacia abajo de la pantalla. La imagen se crea mediante la variación de la intensidad del punto en la pantalla a medida que cada línea se escanea. A esta pantalla en forma de trama se le conoce como no entrelazada, lo podemos ver en esta imagen en el apartado a).  👦
a) Pantalla no entrelazada, b) pantalla con escaneo entrelazado

Reducción de los efectos de parpadeo 


😀   Para reducir los efectos de parpadeo se utilizan dos escaneos que recorren la pantalla hacia abajo y trazan una imagen completa. En el primer escaneo se trazan todas las líneas impares y en el segundo las líneas pares. A esta técnica se le llama entrelazado como vemos en la imagen anterior en el apartado b).

La pantalla de la unidad de presentación visual está recubierta con una gran cantidad de puntos de fósforo, estos puntos forman los pixeles. El término pixel denota al mínimo punto utilizable en una pantalla. Un carácter de texto o un diagrama se producen en la pantalla mediante la iluminación
selectiva de estos puntos. La siguiente figura muestra cómo, para una matriz de 7 por 5, los caracteres se construyen por el haz electrónico que se mueve hacia abajo y en zigzag por la pantalla.  👊

Carácter construido por una luz selectiva



Formato ASCII 


👉   Los datos de entrada de la VDU por lo general se expresan en formato ASCII (American Standard Code for Information Interchange) digital. Este es un código de 7 bits, por lo que permite representar 
27 = 128 caracteres. Esta cantidad abarca todos los caracteres estándar de un teclado y algunas funciones, como RETORNO, que indica el final de una línea y el inicio de la siguiente. La Tabla siguiente contiene una lista abreviada de este código.

Código ASCII


Escrito por Archie Tecnology

😃 COMPENSACIÓN de un TERMOPAR

Sondas PT100 y termopares


👉 Un termopar produce una fem que depende de la temperatura de sus dos uniones. De manera ideal, una de las uniones se mantiene a 0° C y la temperatura correspondiente a la fem se obtiene directamente de las tablas. Sin embargo, esto no siempre es posible ya que la unión fría con frecuencia está a temperatura ambiente. Para compensar esto se añade al termopar una diferencia de potencial. Esta compensación debe ser igual a la fem que generaría un termopar con una unión a 0° C y la otra a temperatura ambiente. Esta diferencia de potencial se produce usando un sensor de temperatura de resistencia en un puente de Wheatstone. Este está balanceado a 0° C y su voltaje de salida proporciona la diferencia de potencial de corrección para otras temperaturas.

💥 La siguiente relación describe la resistencia de un sensor de temperatura con resistencia metálica:

Rt = R0(1 + αt)

donde Rt, es la resistencia a una temperatura de 1° C, R0 la resistencia a 0° C, y α el coeficiente de temperatura de la resistencia. Así, 

                                                      cambio en la resistencia = Rt - R0 = R0αt

El voltaje de salida del puente, suponiendo que R1 es el sensor de temperatura de la resistencia, está dado por


👌 Es muy probable que la fem, e, del termopar varíe con la temperatura t de manera razonablemente lineal en todo el pequeño intervalo de temperatura que se esta considerando: desde 0° C hasta la temperatura ambiente. Por lo tanto, e = kt, donde k es una constante, es decir, la fem producida por cada grado de cambio en la temperatura. Por consiguiente, para la compensación se debe tener


💢 Para un termopar de hierro-constantán que produce 51 µV/° C, la compensación se puede obtener mediante un elemento con una resistencia de 10 Ω a 0° C y un coeficiente de temperatura de 0.0067/K para un voltaje de alimentación del puente de 1.0 V y R2 igual a 1 304 Ω.

Escrito por Archie Tecnology

👉 INGRESO de DATOS mediante INTERRUPTORES

👱 Los interruptores mecánicos tienen uno o varios pares de contactos que se abren y cierran en forma mecánica, con lo que se cierran o abren circuitos eléctricos. Es decir, al abrir o cerrar un interruptor se transmiten señales 0 o 1.

👌 El término interruptor limitado se emplea cuando se abren o se cierran interruptores al colocar un objeto y emplearlo para indicar el limite de su desplazamiento antes de iniciarse la acción.

👲 Los interruptores mecánicos se especifican en función de su cantidad de polos y tiros. Los polos son el numero de circuitos independientes que se operan con una sola acción de conmutación y los tiros son el número de contactos individuales para cada polo. La siguiente 👇 figura el apartado a) muestra un interruptor de un polo-un tiro (SPST); un interruptor de un polo-dos tiros (SPDT) se muestra en el apartado b); y el apartado c) muestra un interruptor de dos polos-dos tiros (DPDT).



Interruptores: a) SPST, b) SPDT, ¢) DPDT

Rebote de los interruptores

👉 Un problema que presentan los interruptores mecánicos es el rebote del interruptor. Cuando un interruptor mecánico se mueve para cerrar contactos, un contacto se acerca al otro. El primero golpea al segundo y dado que los elementos de contacto son elásticos, se produce un rebote. El contacto puede rebotar varias veces, como podemos observar en la siguiente 👇 figura en el apartado a), antes de quedar en su estado de cierre, por lo general unos 20 m después. 



Rebote de los interruptores
a) Rebote producido durante el cierre de un interruptor, b) eliminación del rebote de un flip-flop SR,
c)eliminación del rebote de un flip-flop D


💥 Durante el tiempo de rebotes, cada contacto se puede registrar como un contacto independiente. Por lo tanto, a un microprocesador puede parecerle que ocurrieron dos o más acciones de conmutación.

💣 También se puede producir un rebote al abrir un interruptor. Para eliminar
este problema, se puede recurrir a métodos basados en hardware o en software.

💢 Si se usa software, el microprocesador se programa para detectar si el interruptor está cerrado y esperar, por ejemplo, 20 ms. Después de verificar que terminó el rebote y que el interruptor está en la misma posición de cierre, se procede con la siguiente parte del programa. La solución del problema del
rebote con hardware consiste en utilizar un flip-flop (circuito estable). La anterior figura en el apartado b) muestra un circuito que elimina el efecto de rebote de un interruptor SPDT, el cual se basa en el empleo de un flip-flop SR. Como se puede observar, S está en 0 y R en 1, con salida de 0. Cuando
el interruptor pasa a su posición inferior, al principio S se convierte en 1 y R en 0, lo que da una salida de 1. Un rebote que cambia S de l a 0 a 1 a 0, etcétera, no altera la salida. Este flip-flop se puede construir con dos compuertas NOR o dos compuertas NAND. Para eliminar el rebote de un interruptor SPDT se puede utilizar un flip-flop D. En la figura anterior en el apartado c) se muestra este circuito. La salida de este flip-flop cambia sólo cuando la señal de reloj también cambia. Es decir, si se elige un periodo de reloj mayor que el tiempo de duración del rebote, más o menos 20 ms, las señales de rebote serán ignoradas.

✌ Un método alternativo para evitar el rebote con hardware es usar un Schmitt Trigger (disparador Schmitt). Este dispositivo tiene la característica de "histéresis" mostrada en la siguiente 👇 figura en el apartado a). 


a) Características del Schmitt trigger, b) circuito para evitar el rebote en interruptores

💥 Cuando la entrada de voltaje es mayor que un umbral de conmutación superior y de una salida de nivel bajo, entonces para que la salida esté en un nivel alto se necesita que el voltaje de entrada sea menor que un umbral inferior de conmutación. Por el contrario, cuando el voltaje de entrada es menor que un umbral inferior de conmutación y da nivel alto, la entrada debe aumentar a más del umbral superior antes de que la salida pueda cambiar a nivel bajo. Este dispositivo se puede usar para formar señales de cambio lento, esto es, cuando la señal pasa el umbral, se convierte en una señal de conmutación con un flanco recto y vertical entre dos niveles lógicos definidos. El circuito de la figura anterior en el apartado b) se puede usar para evitar el rebote; se resalta el símbolo para el Schmitt trigger. Con el interruptor abierto, el condensador se carga y el voltaje que se aplica al Schmitt trigger está en un nivel alto y por ello da una salida de voltaje bajo. Cuando el interruptor está cerrado, el condensador se descarga rápidamente y así el primer rebote descarga dicho condensador; el Schmitt trigger conmuta a un estado alto en su salıda. Los rebotes sucesivos del interruptor no dan tiempo para que se recargue el condensador al umbral de voltaje requerido, de manera que los rebotes adicionales no logran que el Schmitt trigger conmute.

Escrito por Archie Tecnology

🛠️ Procedimientos para CONTROLAR un MOTOR PASO a PASO

Como controlar un motor paso a paso


✋ Básicamente estos motores están constituidos normalmente por un rotor, sobre el que van aplicados distintos imanes permanentes, y por un cierto número de bobinas excitadoras bobinadas en su estator.

Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente.

Toda la conmutación (o excitación de las bobinas) deber ser externamente manejada por un controlador.

💥 Existen dos tipos de motores paso a paso de imán permanente.

Motor P-P bipolar


Motor paso a paso Bipolar


Motor paso a paso Bipolar, éstos tienen generalmente cuatro cables de salida (lo podemos observar en la imagen anterior).

👱 Necesitan ciertos arreglos para ser controlados, debido a que requieren del cambio de dirección del flujo de corriente a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de control de estos motores mediante el uso de un puente en H (H-Bridge). Como se aprecia, será necesario un puente H por cada bobina del motor, es decir que para controlar un motor paso a paso de 4 cables (dos bobinas), se necesitan dos puentes H iguales al de la figura siguiente 👇.

Puente en H (H-Bridge)

Utilización del circuito integrado L293


👉 En general es recomendable el uso de puentes H integrados, como en los
casos del circuito integrado L293 (véase la imagen siguiente 👇).

Circuito integrado de Puente en H (H-Bridge)

Motor paso a paso Unipolar

Motor paso a paso Unipolar: estos motores suelen tener 6 o 5 cables de salida, dependiendo de su conexionado interno, como podemos ver en la siguiente 👇 imagen. 

Motor P-P unipolar

💥 Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar. En la siguiente imagen se puede apreciar un ejemplo de conexionado para controlar un motor paso a paso unipolar mediante el uso de un ULN2803, el cual es un arreglo de 8 transistores tipo Darlington capaces de manejar cargas de hasta 500mA. Las entradas de activación (activa A, B, C y D) pueden ser directamente activadas por un microcontrolador.

Motor P-P unipolar controlado por circuito integrado

Escrito por Archie Tecnology

😃 CONTROL básico en EQUIPOS ELÉCTRICOS y los DISPOSITIVOS ELECTROMECÁNICOS

Control básico en equipo eléctrico


👊 De acuerdo con la definición de la real academia de la lengua española control se define como mandos que regulan un sistema y tablero o panel donde se encuentran y mando se define como el procedimiento que actúa sobre un mecanismo o parte de él para iniciar, suspender o regular su funcionamiento podremos decir que el control básico en equipos eléctricos se logra por medio de dispositivos principalmente, electromecánicos y electrónicos, como podemos ver a continuación 👇.

Dispositivos electromecánicos                                                           

  • Interruptores (switch)
  • Relés
  • Contactores
  • Actuadores

Dispositivos electrónicos

  • Resistencias
  • Diodos
  • Elementos de estado sólido (transistores, IGBT, FET, powermosfet, relés de estado sólido, tiristores)

Dispositivos electromecánicos


👉 Se basan fundamentalmente en permitir o interrumpir el paso de la corriente; su comportamiento de conmutación es llamado "todo o nada" debido a que no hay estados intermedios o alguna forma de regular la cantidad de energía que se suministra al sistema. Comúnmente se denota a estos dos
estados estables como l y 0. Además están compuestos por un mecanismo y uno o más elementos de circuito eléctrico.

Interruptor (switch ): dispositivo de acción manual que se emplea para el control de equipos. Está compuesto por una palanca y unos platinos o puntos de contacto, como podemos ver en la siguiente 👇 imagen.
Interruptor



Relé : dispositivo ampliamente utilizado en los sistemas de control, se basa en el cierre o apertura de contactos por medio de la fuerza electromagnética generada por un electroimán. Al aplicar una corriente a la bobina el núcleo se magnetiza y atrae a la parte móvil del platino o interruptor, haciendo contacto; trabajan con valores discretos de potencia, como vemos a continuación 👇.
Relé eléctrico


Tipos de relés


  • Electromecánicos
  • Corriente alterna
  • Estado sólido
  • Lámina

Contactor: al igual que los relés, funcionan con el principio del electroimán, que acciona o mueve la parte móvil del interruptor que porta los elementos de contacto así conocidos, los cuales le dan la posibilidad de manejar grandes potencias y de ser intercambiados (ver imagen siguiente 👇).
Contactor


Tipos de contactores


  • Electromagnéticos
  • Neumáticos
  • Electromecánicos
  • Hidráulicos
  • Estáticos (de estado sólido)
Actuador: se denomina actuador a aquel elemento que puede provocar un efecto de cambio sobre algo o sobre algún proceso automatizado. Los actuadores electromagnéticos son los más utilizados en el área de mecatrónica.

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👹 Los SENSORES y TRANSDUCTORES utilizados en MECATRÓNICA

Sensores y transductores eléctricos


👍 El término sensor se refiere a un elemento que produce una señal relacionada con la cantidad que se está midiendo. Por ejemplo, en el caso de un elemento para medir temperatura mediante resistencia eléctrica, la cantidad que se mide es la temperatura y el sensor transforma una entrada de temperatura en un cambio en la resistencia. Con frecuencia se utiliza el término transductor en vez de sensor. Un transductor se define como el elemento que al someterlo a un cambio físico experimenta un cambio relacionado. Entonces, los sensores son transductores. Sin embargo, un sistema de medición puede utilizar transductores, además de sensores, en otras partes del sistema para convertir señales de una forma dada en otra distinta. Un sensor / transductor es análogo si ofrece una salida que sea análoga y de esta manera cambia de forma continua y por lo general tiene una salida cuyo tamaño es proporcional al tamaño de la variable que se está midiendo. El término digital se emplea cuando los sistemas ofrecen salidas que son digitales por naturaleza, por ejemplo, una secuencia de señales encendido / apagado principalmente, que arrojan un número cuyo valor se relaciona con el tamaño de la variable que se está midiendo.

👊 En esta nueva serie de publicaciones se estudiarán los transductores, en particular los que se utilizan como sensores. Se definirá la terminología utilizada para especificar el funcionamiento de los transductores y se darán ejemplos de transductores de uso común en ingeniería.

Escrito por Archie Tecnology

RELÉ DIFERENCIAL DE PROTECCIÓN ELÉCTRICA

Definición de relé de protección diferencial eléctrico

El relé cuya operación depende de la diferencia de fase de dos o más magnitudes eléctricas se conoce como relé de protección diferencial. Funciona según el principio de comparación entre el ángulo de fase y la magnitud de las mismas magnitudes eléctricas.

Relé diferencial eléctrico

Por ejemplo: considere la comparación de la corriente de entrada y salida de la línea de transmisión. Si la magnitud de la corriente de entrada de la línea de transmisión es mayor que la de la corriente de salida, eso significa que la corriente adicional fluye a través de ella debido a un fallo. La diferencia en la corriente puede activar el relé de protección diferencial.

Las siguientes son las condiciones esenciales necesarias para el funcionamiento del relé de protección diferencial:

-La red en la que se utiliza el relé debe tener dos o más fases eléctricas similares.
-Las líneas tienen un desplazamiento de fase de aproximadamente 180º.
-El relé de protección diferencial se utiliza para la protección de un generador, transformador, alimentador, motor grande, barras colectoras, etc. 

La siguiente clasificación corresponde al relé de protección diferencial:

-Relé diferencial de corriente.
-Relé diferencial de voltaje.
-Relé diferencial sesgado o porcentual.
-Relé diferencial de equilibrio de voltaje.
-Relé diferencial de corriente.

Interruptor diferencial eléctrico rearmable


Un relé que detecta y opera la diferencia de fase entre la corriente de entrada al sistema eléctrico y la corriente que sale del sistema eléctrico se llama relé diferencial de corriente. 

Bobina diferencial sesgada o porcentual

Esta es la forma más utilizada del relé de protección diferencial. Su disposición es la misma que la del relé diferencial de corriente; la única diferencia es que este sistema consiste en una bobina de restricción adicional conectada en los cables piloto.

La bobina de operación se conecta en el centro de la bobina de restricción. La relación de corriente en el transformador de corriente se desequilibra debido a la corriente de falla. Este problema se resuelve mediante el uso de la bobina de restricción.

Relé diferencial polarizado tipo inducción

Este relé de inducción consta de un disco que gira libremente entre los electroimanes. Cada uno de los electroimanes, consiste en un anillo de sombreado de cobre. El anillo puede entrar o salir del electroimán. El disco experimenta una fuerza debido a la restricción y al elemento operativo.

El par resultante en el anillo sombreado se vuelve cero si la posición del anillo está equilibrada para ambos elementos. Pero si el anillo se mueve hacia el núcleo de hierro, entonces los pares de torsión desiguales actúan sobre el anillo debido a la bobina de operación y restricción.

Relé diferencial de equilibrio de voltaje

El relé diferencial de protección de corriente no es adecuado para la protección de los alimentadores eléctricos. Para la protección de los alimentadores, se utilizan los relés diferenciales de balance de voltaje. El relé diferencial de voltaje utiliza dos transformadores de corriente similares a través de la zona de protección con la ayuda de un cable piloto.

Los relés están conectados en serie con el secundario del transformador de corriente. Los relés están conectados de tal manera que no fluya corriente a través de ellos en las condiciones normales de funcionamiento. El relé diferencial de equilibrio de voltaje utiliza los transformadores de núcleo de aire en los que los voltajes inducen con respecto a la corriente eléctrica.

Cuando el fallo eléctrico ocurre en la zona de protección, la corriente en los transformadores se desequilibra por lo que se perturba la tensión en el secundario de los transformadores. La corriente comienza a fluir a través de la bobina de operación. Por lo tanto, el relé comienza a funcionar y le da la orden al interruptor para que se accione y corte la corriente eléctrica.





Escrito por Archie Tecnology
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LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS

Diferentes tipos de materiales conductores

Los conductores eléctricos proporcionan un camino fácil o de baja resistencia para la circulación de la corriente hacia y desde la carga. A este grupo pertenecen todos los materiales en los cuales la corriente eléctrica pasa con suma facilidad, como son los metales y el agua, entre otros.



La habilidad de un material para conducir depende de la abundancia de electrones libres que haya en él. Se representan mediante líneas rectas, debido a que el grado de oposición que éstos presentan al paso de la corriente es tan pequeño (aproximadamente cero), que puede despreciarse.

Por el contrario, existe otro tipo de materiales que ofrecen mucha oposición al paso de la corriente y por tanto, se les utiliza para bloquear o aislar el paso de ellas. Se llaman también malos conductores o aislantes, debido a que poseen muy pocos electrones libres en sus átomos, por esto el paso de la corriente es tan pequeño que se considera equivalente a cero. El vidrio, la cerámica, los plásticos y las fibras sintéticas en general, son sustancias aisladoras.

Conductores más usados y conocidos
Cables conductores de cobre con aislamiento plástico

Como ya sabemos, los mejores conductores son aquellos que en la órbita de valencia poseen menos de cuatro ( 4 ) electrones ; en conclusión, podemos afirmar que el cobre, el oro, la plata y el aluminio son los metales mejores conductores que existen. El hierro, aunque es un metal, no es tan buen conductor como los anteriores mencionados debido a que posee dos electrones de valencia , lo que lo hace más estable.



¿ Con qué se prueban ?

La prueba de los conductores la veremos en una próxima publicación, pero aquí, mostramos una forma sencilla de hacerlo que no requiere de ningún conocimiento previo sobre el manejo de equipos. Consiste en conectar el conductor con una pila y una lámpara. Si la lámpara se enciende , podemos afirmar que el conductor se encuentra en buen estado, lo contrario significa que no lo está.
Conexión de un enchufe al cableado de conductores de cobre

Los conductores pueden probarse también mediante el óhmetro, empleado para medir resistencias, o mediante un probador de continuidad. Como ya lo hemos explicado, la resistencia de los conductores es casi cero, por lo tanto, al conectar los dos extremos del conductor con el óhmetro, éste debe marcar una lectura muy baja o igual a cero; por el contrario, si marca una lectura muy alta, esto nos indicará que el conductor se encuentra roto o abierto. Para emplear el óhmetro no debe circular corriente por el elemento en el cual se desea hacer la medición.

Los conductores son unos elementos muy importantes utilizados en electricidad y electrónica, sin los cuáles no tendríamos los aparatos tecnológicos que nos rodean, tales como una radio, un teléfono, una cafetera, una televisión, el frigorífico, la lavadora, etc.

Escrito por Archie Tecnology



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