ES2212110T3 - Sistema de aspiracion para compresor hermetico de movimiento alterno. - Google Patents

Sistema de aspiracion para compresor hermetico de movimiento alterno.

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ES2212110T3 ES97929053T ES97929053T ES2212110T3 ES 2212110 T3 ES2212110 T3 ES 2212110T3 ES 97929053 T ES97929053 T ES 97929053T ES 97929053 T ES97929053 T ES 97929053T ES 2212110 T3 ES2212110 T3 ES 2212110T3
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Abstract

SE EXPONE UNA DISPOSICION DE ASPIRACION, EN UN COMPRESOR HERMETICO ALTERNATIVO, DEL TIPO QUE INCLUYE UNA ENVOLTURA HERMETICA (21), FORMADA POR UN TUBO DE ENTRADA DE ASPIRACION (28) PARA ADMITIR GAS EN LA ENVOLTURA; UN ORIFICIO DE ASPIRACION (24A), QUE SE DISPONE EN LA CABEZA O CULATA DE UN CILINDRO (22), DISPUESTO DENTRO DE LA ENVOLTURA (21), Y QUE ESTA EN COMUNICACION FLUIDA CON EL TUBO DE ENTRADA DE ASPIRACION (28), COMPRENDIENDO DICHA DISPOSICION UN MEDIO DE ACTIVACION (60) QUE TIENE UN PRIMER EXTREMO (61) Y UN SEGUNDO EXTREMO (62), QUE VAN ACOPLADOS HERMETICAMENTE AL TUBO DE ENTRADA DE ASPIRACION (28) Y AL ORIFICIO DE ASPIRACION (24A), RESPECTIVAMENTE, A FIN DE CONDUCIR EL GAS A BAJA PRESION DESDE EL TUBO DE ENTRADA DE ASPIRACION (28) DIRECTAMENTE AL ORIFICIO DE ASPIRACION (24A), PROPORCIONANDO AISLAMIENTO RESPECTO A LA ENERGIA TERMICA Y ACUSTICA AL GAS QUE ESTA SIENDO EXTRAIDO; Y AL MENOS UN MEDIO DE ECUALIZACION DE LA PRESION (70), QUE PROPORCIONA UNA COMUNICACION PREDETERMINADA DE FLUIDO DEL GAS QUE SE EXTRAE ENTRE EL TUBO DE ADMISION DE ASPIRACION (28) Y EL ORIFICIO DE ASPIRACION (24A), DENTRO DE LA ENVOLTURA (21), MANTENIENDO PRACTICAMENTE INALTERADAS LAS CARACTERISTICAS DE AISLAMIENTO TERMICO Y ACUSTICO DE LOS MEDIOS DE ASPIRACION (60).

Description

Sistema de aspiración para compresor hermético de movimiento alterno.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo de aspiración para un compresor hermético que se mueve alternativamente del tipo que tiene baja presión dentro de su carcasa hermética, en particular del tipo que incluye una carcasa hermética, que comprende un tubo de entrada de aspiración para admitir gas dentro de la carcasa, un orificio de aspiración, que está previsto en la cabeza de un cilindro dispuesto dentro de la carcasa y que está en comunicación fluida con el tubo de entrada de aspiración, y que comprende un medio de aspiración que tiene un primer extremo acoplado al tubo de entrada de aspiración y un segundo extremo acoplado al orificio de aspiración, proporcionando aislamiento térmico o acústico al flujo de gas que está siendo aspirado.
Antecedentes de la invención
Los compresores herméticos que se mueven alternativamente están provistos generalmente con sistemas de amortiguación acústica de aspiración (filtros acústicos), que están dispuestos dentro de la carcasa con la función de atenuar el ruido generado durante la aspiración del fluido refrigerante. Tales componentes, sin embargo, provocan pérdidas tanto en la capacidad de refrigeración como en la eficiencia del compresor, dando lugar a un calentamiento excesivo del gas y a una limitación de flujo. La fabricación de dichos filtros a partir de materiales plásticos ha significado un avance significativo con respecto a su optimización, aunque una cantidad considerable de las pérdidas del compresor es debida todavía a este componente.
En los compresores que se mueven de forma alternativa, el movimiento del pistón y el uso de válvulas de aspiración y de descarga, que se abren solo durante una fracción del ciclo total, producen un impulso del flujo de gas tanto en la aspiración como en las líneas de descarga. Tal flujo es una de las causas de ruido, que puede transmitirse al medio ambiente en dos formas: por la excitación de las frecuencias de resonancia de la cavidad interior del compresor, o del otro componente del conjunto mecánico, o por la excitación de las frecuencias de resonancia del entubado del sistema refrigerante, es decir, evaporador, condensador y tubos de conexión de estos componentes del sistema de refrigeración del compresor. En el primer caso, el ruido es transmitido a la carcasa, que lo irradia al medio ambiente externo.
Con el fin de atenuar el ruido generado por el flujo de impulso, se han utilizado los sistemas de amortiguación acústicos (filtros acústicos). Estos sistemas pueden clasificarse como sistemas de disipación y reactivos. Los sistemas de amortiguación de disipación absorben energía de sonido, pero crean una pérdida de presión indeseable. Por otro lado, los silenciadores reactivos tienden a reflejar parte de la energía del sonido, reduciendo así la pérdida de presión. Los silenciadores de disipación son más utilizados en sistemas de amortiguación de descarga, donde la pulsación es alta. Los sistemas reactivos son preferidos para la aspiración, puesto que presentan menor pérdida de presión. Dicha pérdida de presión en los filtros acústicos es una de las causas que reduce la eficiencia de los compresores, principalmente en el caso de aspiración, que es más sensible a los efectos de pérdida de presión.
Otra causa que reduce la eficiencia de los compresores, cuando se emplean silenciadores acústicos, es el sobrecalentamiento del gas aspirado. Durante el intervalo de tiempo entre la entrada del gas dentro del compresor y su admisión al cilindro de compresor, la temperatura del gas se incrementa, debido a transferencia de calor a partir de varias fuentes de calor que existen dentro del compresor. El aumento de temperatura provoca un aumento en el volumen específico y como consecuencia una reducción en el flujo de masa del refrigerante. Puesto que la capacidad de refrigeración del compresor es directamente proporcional al flujo de masa, reduciendo dicho flujo resulta una pérdida de eficiencia.
Se ha conseguido reducir estos efectos negativos con la evolución en los diseños de filtro acústico.
En construcciones anteriores, el gas que sale de la línea de aspiración y que es descargado dentro de la carcasa pasa a través de las fuentes de calor principales dentro del compresor, antes de alcanzar el filtro y de ser retirado hacia el interior del cilindro (aspiración indirecta). Esta circulación de gas promovería la refrigeración del motor. Debido a esto y debido a que los filtros eran normalmente metálicos, se perjudicó la eficiencia del compresor debido a un sobrecalentamiento del gas.
Los requerimientos para compresores más eficientes han conducido al desarrollo de sistemas de amortiguación acústicos con concepciones más eficientes. El gas, en lugar de pasar a través de todas las partes calentadas dentro del compresor, es introducido directamente al interior del filtro de aspiración, (GB 1.591.239, U.S. 4.242.056). Otra técnica utiliza, en el entubado de aspiración dentro del compresor, toberas o tubos acampanados (U.S. 4.486.153), que permiten que el flujo se dirija entre el tubo de entrada y el filtro de aspiración. Además, tales filtros comienzan a fabricarse con materiales de plástico, que tienen propiedades de aislamiento térmicas adecuadas. Estas mejoras llevaron aumentos considerables en la eficiencia de los compresores herméticos de refrigeración. No obstante, el sobrecalentamiento y la pérdida de carga debido al uso del filtro de aspiración representan todavía cantidades significativas en las pérdidas de eficiencia de los compresores.
En los compresores herméticos que se mueven alternativamente conocidos de la técnica, el gas que sale del evaporador entra dentro de la carcasa y a continuación pasa a través del filtro de aspiración, desde donde es llevado al interior del cilindro definido en el bloque de cilindro, donde es comprimido hasta una presión suficiente para abrir la válvula de descarga. Después de que es descargado, dicho gas pasa a través de la válvula de descarga y del filtro de descarga, dejando el compresor dentro y conduciendo hacia el condensador del sistema de refrigeración. En este tipo de compresor, el filtro de descarga es siempre hermético, es decir, el gas no es liberado en el interior de la carcasa, mientras el filtro de aspiración está en comunicación fluida con dicho interior de la carcasa.
En otras soluciones, como se describen en el documento EP181019, la aspiración presenta una amortiguación de impulso de gas dentro del compresor, que se obtiene a través de una construcción que presenta una camisa de aislamiento montada alrededor de los medios de aspiración, no permitiendo dichas soluciones anteriores el control de fugas de gas para compensar la presión dentro de la carcasa hermética del compresor.
Descripción de la invención
Por lo tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar un compresor hermético que se mueve alternativamente con una dispositivo de aspiración que presenta, además menos calentamiento de gas de aspiración, una reducción de pérdida de presión asociada con el filtro de aspiración.
Este y otros objetivos son conseguidos a través de una disposición de aspiración para un compresor hermético que se mueve alternativamente del tipo que incluye una carcasa hermética que comprende un tubo de entrada de aspiración para admitir gas dentro de la carcasa; un orificio de aspiración, que está previsto en la cabeza del cilindro dispuesto dentro de la carcasa y que está en comunicación fluida con el tubo de entrada de aspiración, y que comprende un medio de aspiración que tiene un primer extremo acoplado al tubo de entrada de aspiración y un segundo extremo acoplado al orificio de aspiración, que proporciona aislamiento térmico y acústico al flujo de gas que es sacado, comprendiendo dicho dispositivo adicionalmente los medios de aspiración que se acoplan herméticamente al tubo de entrada de aspiración y al orificio de aspiración con el fin de conducir gas de presión baja desde el tubo de entrada de aspiración directamente al orificio de aspiración, y al menos un medio de compensación de presión, proporcionando una comunicación de fluido predeterminada del gas que es retirado entre el tubo de entrada de aspiración y el orificio de aspiración dentro de la carcasa, manteniendo dichos medios de compensación de presión, características de aislamiento térmico y acústico substancialmente no alteradas de los medios de aspiración; teniendo los medios de compensación de presión, en una parte de su longitud, al menos una región de amortiguación acústica definida para reducir la energía en el gas de aspiración dirigido hacia el interior de la carcasa.
Las formas de realización preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá a continuación, con referencia a los dibujos fijados, en los que:
La figura 1 muestra, esquemáticamente y en una vista en sección vertical, un compresor hermético que se mueve alternativamente del tipo utilizado en sistemas de refrigeración y construido de acuerdo con la técnica anterior.
La figura 2 muestra, esquemáticamente un compresor hermético que se mueve alternativamente, asociado con un sistema de refrigeración de acuerdo con la técnica anterior.
La figura 3 muestra, esquemáticamente y en una vista parcial, un compresor hermético que se mueve de forma alternativa, asociado con un sistema de refrigeración de acuerdo con una forma constructiva de la presente invención.
La figura 4 muestra, esquemáticamente y en una vista parcial, un compresor hermético que se mueve alternativamente, asociado con un sistema de refrigeración de acuerdo con otra forma constructiva de la presente invención.
La figura 5 muestra, esquemáticamente y en una vista ampliada, una construcción de los medios de aspiración montados tanto al tubo de entrada de aspiración como a la entrada de cámara de aspiración de la carcasa del compresor, y medios de compensación de presión montados al conjunto; y
La figura 6 muestra, esquemáticamente y en una vista frontal, una forma constructiva para los medios de aspiración de la presente invención.
Mejor modo de realización de la invención
De acuerdo con las ilustraciones, un sistema de refrigeración del tipo utilizado en aparatos de refrigeración comprende normalmente, conectado por entubado adecuado, un condensador 10, que recibe gas de alta presión en el lado de presión alto de un compresor hermético 20 del tipo que se mueve de forma alternativa y que envía gas de alta presión a un tubo capilar 30, donde el fluido refrigerante es extendido, comunicando con un evaporador 40 que envía gas de baja presión a un lado de presión baja del compresor hermético 20.
De acuerdo con la figura 1 como se muestra, el compresor hermético 20 comprende una carcasa 21, dentro del cual es suspendido a través de muelles una unidad de motor-compresor que incluye un bloque de cilindro, en el que un cilindro 22 aloja un pistón 23 que se mueve alternativamente dentro de dicho cilindro 22, aspirando y comprimiendo el gas refrigerante cuando es accionado por el motor eléctrico. Dicho cilindro 22 tiene un extremo abierto, que es cerrado por una placa de válvula 24 fijada a dicho bloque de cilindro y provista con orificios de aspiración y descarga. Dicho bloque de cilindro lleva adicionalmente una cabeza que está montada sobre dicha placa de válvula 24 y que define internamente con la misma una cámara de aspiración 25 y una cámara de descarga 26, que se mantienen en comunicación fluida selectiva con el cilindro 22, a través de los orificios de aspiración y descarga respectivos 24a, 24b. Dicha comunicación selectiva está definida por la abertura y cierre de dichos orificios de aspiración y descarga 24a, 24b por las válvulas de aspiración y descarga respectivas 25a, 26a. Por la cámara de aspiración se entiende solamente el volumen de la cabeza de cilindro aguas arriba de la válvula de aspiración 25a.
La comunicación entre el lado de alta presión del compresor hermético 20 y el condensador 10 se produce a través de un tubo de descarga 27 que tiene un extremo, que está abierto a un orificio provisto en la superficie de la carcasa 21, que comunica dicha cámara de descarga 26 con el condensador 10, y un extremo opuesto, que está abierto a la cámara de descarga
26.
La carcasa 21 lleva, además, un tubo de entrada de aspiración 28, montado en un orificio de admisión que está previsto en la carcasa 21 y está abierto al interior de este último, que se comunica con un entubado de aspiración localizado de forma externa a la carcasa 21 y acoplado al evaporador 40. En esta construcción, el gas que sale de la carcasa 21 es admitido dentro de un filtro acústico de aspiración 50 montado en frente de la cámara de aspiración 25, con el fin de amortiguar el ruido del gas que es aspirado dentro del cilindro 22 durante la apertura de la válvula de aspiración. Esta construcción tiene las deficiencias descritas anteriormente.
De acuerdo con la presente invención, como se ilustra en las figuras 3 y 6, entre el evaporador 40 y el interior de la cámara de aspiración 25 del compresor hermético 20, se monta, conectando entre sí dichas partes, un medio de aspiración 60, que está provisto dentro de la carcasa 21 y que comprende, al menos una porción de su longitud, un conducto de aspiración, en material flexible por ejemplo, que tiene un primer extremo 61 acoplado al tubo de entrada de aspiración 28 y un segundo extremo 62 acoplado a una porción de entrada de gas de la cámara de aspiración 25, dicho conducto de aspiración 60 que es fijado herméticamente tanto al tubo de entrada de aspiración 28 como a la cámara de aspiración 25, para conducir gas de baja presión desde el evaporador 40 directamente a dicha cámara de aspiración 25, que proporciona aislamiento térmico y acústico del gas que es aspirado en relación con el medio ambiente interno del compresor. En otra opción constructiva de la presente invención, el segundo extremo 62 del conducto de aspiración 60 comunica el gas que es aspirado directamente al cilindro 22, por ejemplo dicho segundo extremo 62 que es acoplado herméticamente y directamente al orificio de aspiración 24a.
El compresor hermético 20 no tiene ya el filtro acústico de aspiración 50 dentro de la carcasa 21. En una opción constructiva como se ilustra en la figura 34, el filtro acústico de aspiración 50 está montado aguas arriba del tubo de entrada de aspiración 28. Montando el filtro externamente a la carcasa 21 permite que se utilicen filtros con volumen más alto y tubos con diámetros más grandes, mientras que proporciona todavía el mismo efecto de amortiguación acústica con menos pérdida de presión. Puesto que la capacidad de refrigeración es proporcional a la presión de aspiración, menos dicha pérdida, la más alta será la eficiencia del compresor. Este dispositivo de filtro previene el gas, mientras que pasa a través del interior de dicho filtro, desde que es calentado de forma ondulada como ocurre en la construcción de la técnica anterior. El conducto de aspiración 60 está diseñado para ser producido preferiblemente como un conducto tubular continuo, que es construido, para evitar interrupción del flujo de gas que es aspirado, en un material adecuado que provoca ruido mínimo y transmisión de vibración a la carcasa 21 y que evita adicionalmente sobrecalentamiento del gas durante la admisión del mismo. Con el fin de tener estas cualidades, el conducto de aspiración 60 se obtiene con una construcción que ofrece alta resistencia a la transmisión de calor, tal como por ejemplo las construcciones que utilizan un material con característica de conductividad baja (conductores térmicos pobres), que tienen también buenas características de amortiguación acústica.
El requerimiento de flexibilidad de entubado de aspiración es debido al movimiento relativo que existe entre el conjunto mecánico y la carcasa 21, puesto que el montaje de dichas partes se hace a través de muelles flexibles. La flexibilidad prevendrá de que dicho entubado se rompa durante el transporte o incluso durante el funcionamiento normal del compresor.
El conducto de aspiración 60 está dimensionado adicionalmente con el fin de reducir al mínimo el ruido generado por el flujo de impulso que resulta de la excitación tanto del entubado de línea de aspiración como del evaporador 40, y para reducir pérdida de carga del flujo de gas que sale del tubo de entrada de aspiración 28 y como consecuencia a la cámara de aspiración 25 o directamente al orificio de aspiración 24a.
Debido a las características del flujo de gas, cuanto menor es la longitud y mayor es el diámetro del conducto de aspiración 60 dentro del compresor, existirá menor pérdida de presión con relación a la pérdida de presión que existe en el filtro de aspiración utilizado en la técnica anterior.
La utilización del conducto de aspiración 60 provoca una reducción de la trayectoria recorrida por el gas dentro de la carcasa, previamente para que sea admitido dentro del cilindro. Reduciendo la trayectoria, es menor el efecto de sobrecalentamiento del gas que es aspirado, lo que aumenta la capacidad de refrigeración y la eficiencia.
En una opción constructiva de la presente invención para los medios de aspiración 60, como se ilustra en las figuras 5 y 6, dicho medio está en la forma de un tubo de bucle, que está configurado en "U" con lados redondeados y provistos externamente con o que incorporan (por ejemplo por inyección de material) al menos un elemento de muelle 63 que mantiene constantemente dicho tubo en una condición de estabilidad estructural, con el fin de prevenir que se colapse cuando es sometido a diferencias de presión, tales como durante la operación del compresor.
De acuerdo con la presente invención, como se ilustra en las figuras 4 y 5, entre el tubo de entrada de aspiración 28 y la cámara de aspiración 25, el dispositivo de aspiración de la presente invención comprende adicionalmente un medio de compensación de presión 70 que proporciona preferiblemente una comunicación de fluido predeterminada entre el interior de la cámara de aspiración 25 y el interior de la carcasa 21, estando dimensionado dicho medio de compensación de presión para promover conjuntamente con el medios de aspiración 60 la absorción de energía acústica del gas que es aspirado.
En la opción constructiva, en la que el segundo extremo 62 de los medios de aspiración 60 se acopla directamente al orificio de aspiración 24a, los medios de compensación de presión 70 se proporcionan entre el tubo de entrad de aspiración 28 y dicho orificio de aspiración 24a, para proporcionar comunicación fluida del gas que es aspirado con el interior de la carcasa 21.
Los medios de compensación de presión 70 pueden dimensionarse y construirse, además, para proporcionar aislamiento térmico, como sucede con los medios de aspiración 60.
En la construcción ilustrada preferida, los medios de compensación de presión 70 están en la forma de un tubo capilar rígido, que tiene un diámetro pequeño y una longitud larga y que comprende, entre un extremo de entrada, fijado y abierto dentro de la cámara de aspiración 25, y un extremo de salida para liberar el gas en el interior de la carcasa 21, una región de amortiguación acústica 71, por ejemplo en la forma de una porción helicoidal media que ocupa una porción de longitud substancial de los medios de compensación de presión 70, estando definida dicha porción de longitud para reducir la energía acústica del gas de aspiración dirigido al interior de la carcasa 21. Los medios de compensación de presión 70 permiten además obtener una presión dentro de dicha carcasa 21 substancialmente próxima a la presión de aspiración.
De acuerdo con la presente invención, el gas de baja presión liberado dentro de la carcasa 21 a través de los medios de compensación de presión 70 provoca una limitación de flujo de gas alto de manera que las ondas acústicas originadas en la salida de dichos medios de compensación de presión tienen energía muy baja, que es insuficiente para excitar las resonancias dentro de la cavidad.
Aunque no se ilustra, el dispositivo de aspiración de la presente invención puede tener una pluralidad de medios de compensación de presión acoplados o incorporados a al menos una de las partes definidas por el conducto de aspiración 60 y la cámara de aspiración 25. Otras soluciones constructivas de la presente invención tienen un medio de compensación de presión con una pluralidad de al menos una de las partes definidas por los extremos de entrada y extremos de salida interconectados por una o más regiones de amortiguación acústicas 71.

Claims (10)

1. Un dispositivo de aspiración para un compresor hermético que se mueve de forma alternativa del tipo que incluye una carcasa hermética (21), que comprende un tubo de entrada de aspiración (28) para admitir gas dentro de la carcasa; un orificio de aspiración (24a), que está previsto en la cabeza de un cilindro (22) dispuesto dentro de la carcasa (21) y que está en comunicación fluida con el tubo de entrada de aspiración (28), y que comprende un medio de aspiración (60) que tiene un primer extremo (61) acoplado al tubo de entrada de aspiración (28) y un segundo extremo (62) acoplado al orificio de aspiración (24a), proporcionando aislamiento térmico y acústico al flujo de gas que es aspirado, caracterizado porque los medios de aspiración (60) están acoplados herméticamente al tubo de entrada de aspiración (28) y al orificio de aspiración (24a) con el fin de conducir gas de presión baja desde el tubo de entrada de aspiración (28) directamente hasta el orificio de aspiración (24a), y porque el dispositivo de aspiración comprende al menos un medio de compensación de presión (70), que proporciona una comunicación de fluido predeterminada del gas que es aspirado entre el tubo de entrada de aspiración (28) y el orificio de aspiración (24a) dentro de la carcasa (21), manteniendo dichos medios de compensación de presión (70) substancialmente no alteradas las características de aislamiento térmico y acústico de los medios de aspiración (60), teniendo los medios de compensación de presión (70) en una parte de su longitud, al menos una región de amortiguación acústica (71) definida para reducir la energía acústica en el gas de aspiración dirigido hacia el interior de la carcasa (21).
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de compensación de presión (70) comprenden, entre un extremo de entrada de gas y extremo de salida de gas abierto al interior de la carcasa (21), una región de amortiguación acústica respectiva (71).
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de compensación de presión (70) están en la forma de un tubo capilar.
4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque los medios de igualación de presión (70) son un elemento capilar en un material rígido, con el extremo de entrada de gas acoplado a la cámara de aspiración (25) y el extremo de salida de gas abierto hacia el interior de la carcasa (21).
5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la región de amortiguación acústica (71) está definida por una porción helicoidal de la longitud de los medios de compensación de presión (70).
6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque los medios de aspiración (60) comprenden, al menos en parte de su extensión, un conducto flexible.
7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el conducto de aspiración (60) está dimensionado para reducir la pérdida de carga del flujo de gas que llega en el tubo de entrada de aspiración (28).
8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el segundo extremo (62) de los medios de aspiración (60) está acoplado herméticamente y directamente a la cámara de aspiración (25).
9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el conducto de aspiración (60) está en la forma de un tubo de "bucle", que está configurado en "U" y tiene lados redondeados, y que está provisto internamente con al menos un elemento de muelle (63) que mantiene constantemente una condición de estabilidad estructural a dicho tubo.
10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un filtro acústico de aspiración (50) montado aguas arriba del tubo de entrada de aspiración (28).
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