Medicion de Corriente de Excitacion en Transformadores de Potencia

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corriente de exitacion

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MEDICION DE CORRIENTE DE EXCITACION EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

La prueba de corriente de excitacin, en los transformadores de potenciaayuda a detectar daiios y cambios en la geometria de niicleo y devanados;asi como espiras en cortocircuito y juntas o terminales con mala calidad desde su construccion.

Las pruebas de corriente de excitacin se realizan con el medidor de factor de potencia que se disponga.

Las recomendaciones para efectuar la prueba de corriente de excitacin son las siguientes:

Tomar en cuenta y considerar las normas establecidas para realizar pruebas en equipo primario.

Quitar la energia y desconer de sus teinales e\ternas todas las boquillas del transformador.

Todas las pruebas de corriende excita n debern efectuarse en el devanado de mas alto voltaje.!

MEDICION DE LA CORRIENTE DE EXCITACION

Cada devanado debera

imedire

es=I.en doJdirecciones,

..decir, primero se

energiza una terminal, se registran las lecturas, en seguida se energiza

la otra terminal y se registrn finalidad de verificar la pr

En conexion estrella des encuentra bajo prueba de tension.

vament$ las lecturas, esto con la

ro dll devanado que seecer dterrizado el neutro de baja

Cercirese de que los devanadn energizados en la prueba estan libres de toda proximidad de personal, cables, etc. En virtud de que al energizar el devanado bajo prueba, se induce un potencial en el resto de los devanados.

El voltaje de prueba de los transformadores, no debera exceder at valordel voltaje nominal del devanado bajo prueba.

El voltaje de prueba de los devanados conectados en estrella no deberan exceder el voltaje de linea a neutro.

El voltaje de prueba no debera exceder el voltaje de linea a linea en los devanados conectados en delta.

Antes de efectuar cualquier medicin, al ajustar el voltaje de prueba con el selector de posicin Check, verifique que se estabilice la aguja del medidor.

Si el punto anterior no se cumple, puede deberse a que exista un fuerte magnetismo remanente recomendandose desmagnetizar el nucleo de acuerdo con el tipo de conexion que se tenga en el devanado primario.

Otra causa de inestabilidad de la aguja puede deberse a interferencia electromagntica.

Se recomienda que para equipo nuevo o reparado que se prepara para puesta en servicio, debera efectuarse las pruebas en todas lasposiciones del cambiador de derivaciones.

Para equipos en operacin que sean librados para efectuarle pruebas elctricas, se recomienda realizar la prueba de corriente de excitacin unicamente en la posicin de operacion del cambiador.

La razn de esto es que en caso de undesajuste en el cambiador on inado por el accionamiento del mismo, eltransformador no podria volr a energiza se.

Debido at comportamiento o ineal de larriente

excitacion a bajos

voltajes, es importante que las ruebas sealicen a valores lo mas exactos posibles en cuanto a vjes y lect ras de criente, para poder comparar los resultados coas anores.

De acuerdo con experiencias en las pruebas de corriente de excitacion elfactor que afecta las lecturas e . orma relevante, es el magnetismo remanente en el nucleo del transformo rue as, este magnetismo es indeseable por dos razones:,

1- al volver a conectar uncon magnetismo remanente, la

corriente INRUSH aumentnerin n 8.

2- Puede originar valores aresnte de excitacin durante las

pruebas, al analizar las condiciosos devanados o alguno enespecial.

Desafortunadamente no existe un mtodo simple para medir elmagnetismo remanente, ya que el valor y la polaridad cambian en virtud de que dependen del punto de la curva de histresis, en el cual la corriente se interrumpio.

El mtodo mas empleado para eliminar el magnetismo remanente es la aplicacion de una corriente directa, inversa al sentido del devanado. Este mtodo se basa en utilizar corrientes altas, las cuales pueden ser obtenidas con acumuladores, aprovechando la baja resistencia ohmica de los devanados del transformador.

La ventaja de este mtodo es que podemos aplicar voltajes de 6, 12 o 24voltios que normalmente se utilizan en acumuladores de automoviles o equipos de traccion, por lo tanto estas fuentes de alimentacion se consiguen facilmente.

Para llevar a cabo la desmagnetizacin de un nucleo es necesario contar con un interruptor doble polo doble tiro, un restato, un acumulador, un amperimetro y conductores de calibre adecuado.

La corriente a aplicar en los devanados no debera ser mayor at 150 ode la corriente nominal del transformador que se vaya a desmagnetizar, estaactividad consiste en simular un ciclo magntico mediante la aplicacion de potencial en un sentido y luego invertir la polaridad del acumulador por medio de un switch de doble tiro esto debera ser en formamomentanea, incrementando el potencial lentamente con el reostato y enseguida regresandolo a cero.

En transformadores trifasicoebera efecarse en cada una de las fases; dependiendo de la conexion d l transform dor calcul$r la corriente que se debera aplicar.

Una corriente excesiva puede$erse a un varias espiras del devanadvalor excitacion.'-'. .'

orto circuito entre dos oiciona a!la corriente normal de

Tambin el exceso de corrienteuede deberse a defectos dentro del

circuito magntico como p sujecin del nucleo o aisla

e : fallal en el aislamiento de los tornillos deciones.

Se recomienda que los respare,n entre unidades similares

cuando se carece de datoseeslgstadistica sobre el equipo bajo

prueba, que permita efectudia ci n.

Otra manera para evaluar los resultados de las pruebas cuando lostransformadores tienen devanados en conexion delta es; que la fase central(H2-H1), se obtenga una corriente de aproximadamente la mitad del valor de las fases adyacentes (H1-H3), (H3-H2).

Para transformadores que tienen conexin estrella, la corriente obtenida en la fase central (H2-H0), es ligeramente menor que las corrientes de excitacion obtenidas en las fases adyacentes (H1-H0), (H3-H0).

PRUEBAS ELECTRICAS

_ Prueba de O/o Factor de Potencia de aislamientos de equipos elctricos de potenciaen general._ Prueba de Capacitancia de aislamientos._ Prueba de corriente de excitacion de transformadores de potencia y de medida._ Relacion de Transformacin de Transformadores de Potencia y de Medida._ Resistencia de Aislamientos._ Resistencia de Contactos_ Resistencia de devanados_ Pruebas y calibracion de Rels._ Tiempo de apertura y cierre de interruptores_ Inspeccion Termografica

Cada uno de los equipos que integra una red de energia elctrica se encuentran de una u otra forma expuestos a una tension elctrica, la cual debe ser aislada por seguridad de los mismos eq os y de las ersonas que to operan o trabajan en su entorno.

Entonces este aislante elctri , que pue ser solio, liquido o gaseoso se debe

encontrar siempre en buen

condicio

s pararevenir terribles accidentes,

tomando en cuenta el costo d

eparaci , recambio de equipo, daiio personal o

parada de la produccin o sutro efec ico.

Entonces se torna muy import" nte el diagnostico a tiempo del estado del aislante de todos los equipos que coan una nd elctrica de potencia.

Analisis de Aislamiento da, Ie Potencia:

_ Prueba de Aislamiento G_Para determinar el estadB.T. (y M.T. si hubiera) y d

sto

onTesJ):toneral entre los devanados de A.T. ys e t |a masa.

_ Prueba del aislamiento de Busgs_ Prueba de corriente de excitaci6n_ Factor de Potencia del aceite dielctrico.

Analisis de Aislamiento de Transformadores de Tension:_ Prueba de Aislamiento General (Overall Test): Para determinar el estado delaislamiento general primario._ Prueba del aislamiento sectorizado (Cross Check)._ Prueba de corriente de excitacion

Analisis de Aislamiento de Transformadores de Corriente:_ Prueba de Aislamiento General (Overall Test): Para determinar el estado delaislamiento general primario.

Analisis de Aislamiento de Transformadores de MedidaCombinados:_ Prueba de Aislamiento General (Overall Test): Para determinar el estado del aislamiento general primario._ Prueba de Verificacin del Aislamiento Primario del CT (Cross Check)._ Prueba de Verificacin del Aislamiento del Terminal Neutro del PT (Cross Check)._ Prueba de corriente de excitacin.

Analisis de Aislamiento de Maquinas Rotativas de Potencia:_ Prueba de Aislamiento General: Para determinar el estado del aislamiento entre devanados por fase y de estos con respecto a masa._ Verificacin de la variacion del Factor de Potencia (Tip Up).

Analisis de Aislamiento de Interruptores:_ Prueba de Aislamiento General con Contactos Cerrados._ Prueba de Aislamiento Genal con Contactos Abiertos.

Analisis de Aislamiento de Caes:_ Prueba de Aislamiento Genel. Deterredelconductor y el apantallamientsi lo hubia)_ Prueba de terminales.l

del aislamiento entre el tierra.

Analisis de Aislamiento de Pafr, yos: -_ Prueba de Aislamiento GenerJl. Medicin de prdidas del equipo.

PRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACION

La prueba de Corriente de Excitacion, en los transformadores de potencia, permite detectar dafios o cambios en la geometria de nucleo y devanados; asi como espiras en cortocircuito y juntas o terminales con mala calidad desde su construccion.

Las pruebas de corriente de excitacin se realizan con el medidor de factor depotencia que se disponga.

3.4.1 RECOMENDACIONES PARA EFECTUAR LA PRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACION.

a) Tomar en cuenta lo establecido en el punto 2.3. 1, sobre recomendaciones generales de prueba.

b) Retirar los conductores de la llegada a las boquillas.

c) Todas las pruebas de Cornte de Excition deben efectuarse en el devanado de mayor tension.

d) Cada devanado debe mediren dos dir cciones, s decir, primero se energiza una terminal, se registran sus Iuras y eeguida s energiza la otra terminal

registrando tambin sus lec

finaliddd de verificar el devanado en

sus extremos y corroborar la c)iisistehc1a-de la prueba.

e) En conexion estrella desce ar el ne tro del devanado que se encuentra bajo

prueba debiendo permaneri(caso estrella-estrella).,

do el neutro del devanado de menor tensin

I) Asegurar que los devanzado en la prueba, estan libres de toda

proximidad de personal, ces,c.rt d de que al energizar el devanado bajo

prueba, se induce un potencialelis devanados.

g) La tensin de prueba en los d vanados conectados en Estrella no debe exceder la tension nominal de linea a neutro del transformador.

h) La tension de prueba en los devanados conectados en Delta no debe exceder la tension nominal de linea a linea del transformador.

i) Antes de efectuar cualquier medicion, al ajustar la tension de prueba con el selector en posicion Check, verificar que se estabilice la aguja del medidor (en medidores analogicos).

j) Si al efectuar las mediciones se presentan problemas para obtener los valores esperados en la prueba, puede existir magnetismo remanente en el nucleo, recomendandose desmagnetizar a este de acuerdo con el tipo de conexion que se tenga en el devanado primario. Otra causa de inestabilidad de la aguja puede deberse a interferencia electromagntica.

k) Se recomienda para equipo nuevo o reparado, que se prepara para entrar en servicio, efectuar esta prueba en todas las posiciones (taps) del cambiador de derivaciones; Para transformadores en operacion que son librados para efectuar pruebas elctricas, se recomienda efectuar la prueba de corriente de excitacin unicamente en la posicin de operacion del cambiador.La razn de esto es que en caso de un desajuste en el cambiador originado por el accionamiento del mismo, el transformador no podria volver a energizarse.

l) Debido al comportamiento no lineal de la Corriente de Excitacin a bajas tensiones, es importante que las pruebas se realicen a valores lo mas exactos posibles en cuanto a la tension aplicada y la lectura de corriente, para poder comparar los resultados con pruebas anteriores.

FACTOR QUE AFECTA A LA PRUEBA.En la prueba de Corriente de Excitacion un factor que afecta las lecturas, en forma relevante, es el magnetismo remanente en el nucleo del transformador bajo prueba y se debe eliminar conformeto indicado en el capitulo 2 seccion 2.3.4.2. 1

CONEXIONES PARA REALIZLA PRUEEn las figuras, de la 3.11 a la 3 6, se mues an las co exiones de prueba de corriente de excitacion para lo transformores de os y tres devanados, autotransformadores y reactoS.

Las pruebas se realizan con el's lector 6en la posicin de UST. El medidor de 2.5kV da el resultado en mVA que al dividirlo entre la tension de prueba de 2500 volts, se obtiene la corriente de xcitacin. Los medidores de 10 kV y 12 kV dan la lectura en mA directament_ . ,qT.A.T.

LL TANQUE ?E5E ECTAR ATERRIZAI'C

TRANSFORMADORES DE DOS DEVANADOSPRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACION TRANSFORMADOR CON DEVANADO DE A.T. EN DELTA

T.A.T. (HV)

TRANSFORMADORES DE DOS DEVANADOSPRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACION TRANSFORMADOR CON DEVANADO DE A.T. EN ESTRELLA

FRUEBA JONEXION2SDEFRUERA

|T.A.T.T.B.T.5ELECTOR|HIDE

AUTOTRANSFORMADORESPRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACION

T.B.T.(LV)

T.A.T.(HV)

HO

EJEMPLO: PRUEBA 1

EL TANQUE DEBE E5T]A

REACTORESPRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACION

TRANSFOMONOFASICOSPRUEBACORRIENTE DE EXCITACION

INTERPRETACION DE RESULTADOS.

Una corriente excesiva puede deberse a un corto circuito entre dos o varias espirasdel devanado cuyo valor se adiciona a la corriente normal de excitacion.

Tambin el exceso de corriente puede deberse a defectos dentro del circuito magntico como pueden ser fallas en el aislamiento de los tornillos de sujecion del nucleo o entre laminaciones.

Se recomienda que los resultados se comparen entre unidades similares cuando se carezca de datos anteriores o de alguna estadistica sobre el equipo bajo prueba, que permita efectuar dicha comparacin.

Otra manera para evaluar los resultados de las pruebas en transformadores con conexion delta en alta tensin, es que el valor de corriente obtenido en la medicion de la fase central (H2-H1) debe ser aproximadamente la mitad del valor de las fases adyacentes (H1-H3), (H3-H2).

Para transformadores con conexin estrella, el valor de la corriente en la fase central (H2-H0), debe ser ligeramente menor al valor de las corrientes en las fases adyacentes (H1-H0), (H3-H0).

En transformadores de potencia que cuentan con cambiador de derivaciones bajo carga, pueden existir algunas excepciones al realizar esta prueba, ya que algunas veces es posible excitar a 10 kV cuando el autotransformador de prevencion asociado con cada fase del cambiador de derivaciones no esta incluido en la medicion, de otra manera sera posible excitar el devanado con una relativa baja tensin (por ejemplo 2 kV) cuando la posicion del cambiador es tal que el autotransformador preventivo esta incluido en el circuito del devanado.

Por consiguiente, esta es una e las situaci nes en donde se realizan pruebas de corriente de excitacion a tens nes de10 ken posici nes en las cuales no esta incluido el autotransformadoreventivoen algun S pruebas se debe utilizar

una menor tensin cuando eltotransforcircuito del devanado bajo prula.

ador preventivo esta incluido en el

VALORES CARACTERICOS-PAL LA PRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACION

Es importante considerar lrios de laloracin para la prueba de corriente de

excitacion, mas que conta de excitacion en transfor '

de valores tipicos de la corriente

La prueba, como se ha mecnt r ridad, consiste en determinar la corriente (en miliamperesuecase o fases del devanado de alta tension de un transformador bap, con el devanado de media tensin flotando, pero con la conexion de la terminal X0 conectada a tierra (por la conexin estrella del devanado secundario).

La prueba siempre debe realizarse en el devanado de mayor tension, independientemente del tipo de transformador que se trate, ya sea elevador o reductor.

Siempre de debe realizar la prueba de corriente de excitacion aplicando la misma tension de prueba para todas las fases, ademas de aplicarlo en un extremo del devanado y posteriormente aplicarlo en sentido inverso, para descartar con esto un problema en los extremos del devanado bajo prueba y efectuar la medicin en los dos sentidos de flujo magntico.

El analisis de los resultados de la prueba de corriente de excitacion define que para un transformador monofasico, la lectura de corriente en un sentido debe ser igual al valor de corriente en sentido inverso.

Para la transformadores trifasicos conectados en delta del lado de alta tensin, el modelo en las lecturas de corriente esperados debe ser similar en las fases A y C; la fase B debe tener una lectura mas baja, estadisticamente con un valor casi de la mitad comparativamente al de las dos primeras.

Ello por la ubicacin fisica y elctrica de esta bobina con respecto a las otras dos.

En transformadores de potencia con cambiador de derivaciones para operar sin carga, en el devanado de alta tension, es necesario realizar la prueba de corriente de excitacion en cada una de sus derivaciones, para las pruebas de puesta en servicio, con el objeto de contar con los valores de referencia del transformador. Para transformadoresen servicio debe efectuarse unicamente en el tap de operacion en forma rutinaria.

Una evaluacin rapida de est lecturas to a el crite$io de que a mayor tensin de

operacin del devanado dea tensione debe

e$perar menos corriente en la

medicion; es decir, al iniciar larueba entap numero

se deben obtener valores

cada vez mayores hasta llegl al tap n mero 5, estos valores medidos de la

corriente de excitacion d

ompa

e con valores obtenidos en pruebas

efectuadas con anterioridad o'

La prueba de corriente de excitcuentan con cambiadores

pues aen servicio.

in tambin se realiza a transformadores que a 'ones'para operar con carga.

,Cuando se tiene un camivaiJones para operar bajo carga en eldevanado de media te ctura;s pueden diferir para las varias derivaciones, esper:indos e re n tre ellas permanezca inalterada para cada derivacion.

Las lecturas para las pruebas en las pDsiciones impares deben tender a ser iguales. Las lecturas para las pruebas en las posiciones pares deben tender a ser iguales.En este tipo de transformadores es necesario realizar la prueba de corriente de excitacion en sus posiciones pares, los valores de lectura deben de ser muy similares considerando el modelo que se tiene para transformadores trifasicos.

Un valor de lectura diferente no siempre es indicio de que exista un problema en el devanado, puede ser que exista magnetismo remanente en el nucleo del transformadorbajoprueba,porloquesesugiereinvestigarlacausa complementarla con otras pruebas.

Algunas veces en las posiciones impares no es posible obtener lectura de corriente de excitacion, lo cual no significa que exista un problema en el devanado, si no que

en esta posicion intervienen elementos tales como el reactor, el transformador serie, etc., los cuales demandan una mayor corriente (mas de 300 miliamperes) que la mayoria de los equipos de prueba no pueden registrar.

En caso de que esto suceda, debe verificarse la correcta operacion de estas derivaciones, con la prueba de relacin de transformacin.

Las tablas 3.4 que se presentan a continuacion, muestran algunos valores tipicos de corriente de excitacion obtenidos de transformadores que se encuentran en operacion, mismos que no pretenden establecer una regla en cuanto al comportamiento de los mismos, sino mas bien una guia auxiliar con valores de referencia obtenidos en campo.

METODO ALTERNO PARA LA PRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACION.Al realizar esta prueba a transformadores conectados en delta en el devanado de alta tension, es posible realizarla de diferentes formas y el resultado tiene que ser el mismo.A continuacion se describen a detalle estos tres mtodos con base en eldiagrama vectorial de la siguiente figura:

DIAGRAMACTORIAL ARA UN DEVANADO

CONEXIOPRIER METO

DELTAUTILIZIIDO

FASECABLE HVCABLE LVTIERRADIRECCION

H3H1H2,XoH3-H1

H1H2H3,XoH 1 -H2

H2H3H1,XoH2-H3

POSICION DEL CABLE LV EN UST.

FASECABLE HVCABLE LVTIERRADIRECCION

AH 1H3H2,XoH 1 -H3

BH2H1H3,XoH2-H1

CH3H2H1,XoH3-H2

POSICION DEL CABLE LV EN UST.

TERCER METODO UTILIZADO

CABLE HVCABLE LVTIERRADIRECCION

H 1H2, H3Xo(H 1 -H 2) + (H1 -H3)

H 2H3,H1Xo(H2-H3) + (H2-H 1 I

H 3H 1,H2Xo(H3-H 1 ) + (H3-H2)

* POSICION DEL CABLE LV EN UST.

Si se sustituyen las direcciones por las fases medidas, se tiene lo siguiente:

PRUEBACABLE HVCABLE LVTIERRAFASES MEDIDAS

1H 1H2,H3XoB + A

2H2H3,H1XoC + B

3H3H1,H2XoA + C

POSICION DEL CABLE LV EN UST.

CONCLUSIONES

La prueba de corriente excitacio , en los tr nsformadores de potencia se lleva a cabo con el fide detectadaiios y cambios en la geometria de

nucleo y devanados; as

espir s en cortocircuito y juntas o terminales

con mala calidad desde

!construc

on.i

i .=*Las pruebas de corrient de excifatin se realizan con el medidor de factorde potencia que se dispci ga.

De acuerdo con expeslas pruebas de corriente de excitacion elfactor que afecta ,. orma relevante, es el magnetismoremanente en el nforrdador bajo pruebas, este magnetismoes indeseable por iis

al volver a conectar un trIcon magnetismo remanente, lacorriente INRUSH aumencsiderablemente.2- Puede originar valores cinormales de corriente de excitacin durante las pruebas, al analizar las condiciones de los devanados o alguno enespeci

Tomar en cuenta y considerar las normas establecidas para realizar pruebas en equipo primario.

Quitar la energia y desconectar de sus terminales externas todas las boquillas del transformador.

Todas las pruebas de corriente de excitacin deberan efectuarse en el devanado de mas alto voltaje.

Cada devanado deben medirse en dos direcciones, es decir, primero se energiza una terminal, se registran las lecturas, en seguida se energizala otra terminal y se registran nuevamente las lecturas, esto con lafinalidad de verificar la prueba.

En conexion estrella descocte el neutrdel devanado que se

encuentra bajo prueba debieo permaner aterrizado el neutro de baja

tensin.

Cercirese de que los devana os no ener zados en la prueba estan libres de toda proximidad de plsonal, cab s, etc. E$ virtud de que at

RECOMENDACIONES

energizar el devanado bajolos devanados.

, se in

e un potencial en el resto de

El voltaje de prueba de los tra del voltaje nominal del dev

El voltaje de prueba de l exceder el voltaje de linea

formadores, no deben exceder al valorprueba.

. onei ados en estrella no deberan

El voltaje de prueba no de ercdevanados conectados en delta.

ltaje de linea a linea en los

Antes de efectuar cualquier medicin, al ajustar el voltaje de prueba con el selector de posicion Check, verifique que se estabilice la aguja del medidor.

Si el punto anterior no se cumple, puede deberse a que exista un fuerte magnetismo remanente recomendandose desmagnetizar el nucleo de acuerdo con el tipo de conexion que se tenga en el devanado primario.

Otra causa de inestabilidad de la aguja puede deberse a interferenciaelectromagntica.

Se recomienda que para equipo nuevo o reparado que se prepara para puesta en servicio, deben efectuarse las pruebas en todas lasposiciones del cambiador de derivaciones.

Para equipos en operacin que sean librados para efectuarle pruebas elctricas, se recomienda realizar la prueba de corriente de excitacion unicamente en la posicin de operacion del cambiador.

La razn de esto es que en caso de undesajuste en el cambiador originado por el accionamiento del mismo, el transformador no podria volver a energizarse.

Debido al comportamiento o lineal de la corriente de excitacin a bajos voltajes, es importante que las pruebas se realicen a valores lo mas exactos posibles en cuanto a voltajes y lecturas de corriente, para poder comparar los resultados con pruebas anteriores.

OBJETIVOS

GENERAL:

CREAR LA VISIO ON EL MANT IMIENTO A TRANSFORMADORES DE POETENCIA, PARA SU NTINUA Y ICIENTE OPERACION, MANTENIENDO AL EQUIPO FUERA DE FALL S Y EN OPTI AS CONDI(IONES.

ESPECIFICOS:

I ANALIZAR LOS PA ROS A SIDERAII Y MEDIR EN LA PRUEBA DE CORRIENTE DE EXCITACI TO MAR CUENTA LAS CONDICIONES METEOROLOGICAS DE INSTRUMENTACION EN E EQUIPO A UTILIZAR, PARA REALIZAR EL ANALISIS DE ERROR EN LAS MEDI '

MEDICION DE LA CORRIENTE DE EXCITACIONDESCRIBIR DE FORRECOMENDACIONEEXCITACION.

TALLADA EL PROCEDIMIE NTO Y LASIZALAPRUEBADECORRIENTEDE