ES2315820T3 - Soporte de distribucion para canalizaciones de servicio en un turborreactor de doble flujo. - Google Patents

Soporte de distribucion para canalizaciones de servicio en un turborreactor de doble flujo. Download PDF

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ES2315820T3 ES05300012T ES05300012T ES2315820T3 ES 2315820 T3 ES2315820 T3 ES 2315820T3 ES 05300012 T ES05300012 T ES 05300012T ES 05300012 T ES05300012 T ES 05300012T ES 2315820 T3 ES2315820 T3 ES 2315820T3
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Jeremy Fert
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Abstract

Turborreactor de doble flujo que comprende una carcasa (11) externa soportada por brazos (12), una carcasa (34) interna situada frente a la carcasa (11) externa y servidumbres (38, 52), caracterizado por el hecho de que en el eje de un brazo (12) está conformado, en la carcasa (34) interna, un soporte (35) de distribución de servidumbres que comprende, en el lado externo de la carcasa (34) interna, una primera placa (36) de base para el alojamiento de servidumbres.

Description

Soporte de distribución para canalizaciones de servicio en un turborreactor de doble flujo.
El invento se refiere a un turborreactor de doble flujo.
Un turborreactor de doble flujo comprende, funcionalmente, una toma de admisión de aire, un ventilador, un compresor, una cámara de combustión, una turbina y una tobera de escape. Estos diferentes elementos están contenidos dentro de carcasas.
El turborreactor comprende además, alrededor de las citadas carcasas, una carcasa interna de flujo secundario, que se presenta bajo la forma de una cáscara que permite contener, en su superficie externa, el flujo de aire secundario. El flujo de aire secundario corresponde al aire impulsado por el ventilador que no entra en el compresor. La citada cáscara comprende medios para su apertura en dos semicáscaras, con el fin de poder acceder al corazón del turborreactor. Por corazón del turborreactor se entienden los elementos del turborreactor situados dentro del recinto definido por la carcasa interna del flujo secundario.
Algunos fluidos necesarios para el funcionamiento del turborreactor, tales como el carburante y el aceite, deben ser conducidos desde el exterior del turborreactor hacia su corazón. Estos fluidos sirven en concreto para alimentar a la cámara de combustión con carburante, a los diversos elementos del motor con aceite de lubricación, a los diversos cilindros de accionamiento de las válvulas de descarga, de calado variable del compresor, de control del juego de las carcasas de turbina de alta y de baja presión, etc.
La conducción de los fluidos se realiza mediante canalizaciones comúnmente llamadas servidumbres. El invento se refiere en concreto al paso de las servidumbres a lo largo de los brazos de soporte de una carcasa del turborreactor, llamada intermedia.
La figura 1 representa una vista parcial de un turborreactor 1 de la técnica anterior. Este último comprende, aguas abajo de la carcasa de sujeción de los álabes del ventilador, la virola 2 externa de una carcasa, llamada intermedia, a la cual se fija tradicionalmente la suspensión delantera del turborreactor en un avión. La carcasa intermedia comprende también brazos 3 radiales. Frente a su virola 2 externa está situada una virola 4 interna, comprendiendo esta virola 4 interna un ala 5 de apoyo de la carcasa interna del flujo secundario, no representada.
Algunas servidumbres 6 deben ser conducidas desde el exterior de la carcasa intermedia hacia el corazón del turborreactor 1. Esta conducción se realiza generalmente a lo largo de un brazo 3 de la carcasa intermedia, desembocando las servidumbres 6 en el corazón del turborreactor 1 al nivel de la virola 4 interna.
El presente turborreactor 1 está destinado a ser montado en un avión cuya distancia al suelo es bastante pequeña. Su carenado es por tanto plano en su parte inferior y abombado en los laterales. Por razones de seguridad, las servidumbres 6 no deben pasar por la parte baja del turborreactor 1, por si este último rozara en el suelo. Por lo tanto las citadas servidumbres son conducidas a lo largo de un brazo 3 de la carcasa intermedia separado del plano de simetría - global -
vertical del turborreactor 1.
Las servidumbres 6 atraviesan la virola 2 externa de la carcasa intermedia y están contenidas, entre la virola 2 externa y la virola 4 interna, dentro de un brazo 7, el cual garantiza su protección así como el guiado del flujo de aire secundario. Las servidumbres 6 están fijadas, al nivel de la virola 4 interna, a una chapa 8 mediante tuercas situadas a cada lado de dicha chapa 8.
Dichas servidumbres 6 son bastante numerosas, por ejemplo en número de once, y se deben guiar dentro de una zona bastante congestionada. Además, las citadas servidumbres no se pueden situar, dentro de un plano transversal con respecto al eje del turborreactor, fuera de la sección definida por la proyección sobre el plano transversal del brazo 3 de soporte de la carcasa intermedia, por razones aerodinámicas relacionadas con el flujo de aire secundario. Por lo tanto es necesario extenderlas longitudinalmente sobre la chapa 8. Debido en concreto a la superficie necesaria para el roscado de las tuercas, la chapa 8 sobresale longitudinalmente más allá de la virola 4 interna, y entra dentro de la zona de apertura de las cubiertas de la carcasa interna del flujo secundario, puesto que no se puede situar, como se ha visto, dentro del plano de simetría vertical, que contiene a la bisagra de apertura de las cubiertas.
Por lo tanto es necesario practicar un vaciado sobre una cubierta de la carcasa interna del flujo secundario para garantizar el paso de la chapa 8 durante la apertura o el cierre de las cubiertas. La pieza 8 debe estar adaptada y completar este vaciado, con el fin de garantizar la continuidad del guiado del flujo de aire entre la virola 4 interna y la superficie de la carcasa interna del flujo secundario, al nivel del vaciado. Los costes de producción de la citada carcasa y de mantenimiento del turborreactor aumentan debido a esto.
Una disposición de este tipo se describe por ejemplo en el documento US 5746574A.
El presente invento tiene por objetivo reducir los costes de fabricación de la carcasa interna del flujo secundario, simplificar el mantenimiento del turborreactor y facilitar el acceso al corazón del turborreactor al nivel del paso de las servidumbres a lo largo de un brazo de la carcasa intermedia.
De acuerdo con el invento, un turborreactor de doble flujo que comprende una carcasa externa soportada por brazos, una carcasa interna situada enfrente de la carcasa externa y servidumbres está caracterizado por el hecho de que en el eje de un brazo está situado, sobre la carcasa interna, un soporte de alojamiento de servidumbres que comprende, en el lado externo de la carcasa interna, una primera placa de base para el alojamiento de servidumbres.
En este documento se entiende por eje el eje o la dirección del flujo gaseoso alrededor del brazo.
De esta manera, gracias al soporte de distribución de servidumbres del invento, ya no es necesario efectuar un corte en la carcasa interna del flujo secundario del turborreactor, puesto que se reduce la congestión longitudinal.
Preferentemente, la primera placa de base comprende conductos de alojamiento de servidumbres.
Ventajosamente, el soporte de distribución de servidumbres comprende, en el lado interno de la carcasa interna, una segunda placa de base para la distribución de servidumbres.
Ventajosamente en este caso, los conductos de recepción de servidumbres desembocan en la segunda placa de base, la cual comprende racores de servidumbres.
En la realización preferente del invento, la carcasa externa comprende un conjunto de paso de servidumbres.
Preferentemente, el conjunto de paso de servidumbres comprende una brida de fijación, que soporta a una junta, y un sector de soporte de la junta.
También preferentemente, la junta es de material elastómero y comprende conductos de paso de servidumbres.
Ventajosamente, el turborreactor comprende un brazo de protección de servidumbres montado entre el conjunto de paso de servidumbres y el soporte de distribución de servidumbres.
El invento se aplica en concreto a una carcasa externa que es la virola externa de la carcasa intermedia de un turborreactor, y a una carcasa interna que es la virola interna de la carcasa intermedia, pero la demandante no tiene la intención de limitar el alcance de sus derechos en esta solicitud.
El invento se refiere además, a modo de producto intermedio, a un soporte de distribución de servidumbres para el turborreactor que se ha presentado anteriormente, que comprende una primera placa de base para el alojamiento de servidumbres y una segunda placa de base para la distribución de servidumbres.
Preferentemente, la placa de base de alojamiento de servidumbres comprende conductos de alojamiento de servidumbres.
También preferentemente, en la placa de base de alojamiento de servidumbres, están situadas placas metálicas de bloqueo de traslación de servidumbres.
Ventajosamente, los conductos desembocan en la placa de base de distribución, la cual comprende en su punto de desembocadura racores de servidumbres.
El invento se comprenderá mejor con la ayuda de la descripción siguiente de la realización preferente del turborreactor y del soporte de distribución de servidumbres del invento, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- La figura 1 representa una vista esquemática parcial en perspectiva de un turborreactor de la técnica anterior;
- La figura 2 representa una vista esquemática parcial en perspectiva de la carcasa intermedia de la realización preferente del turborreactor del invento;
- La figura 3 representa una vista esquemática parcial en perspectiva de la virola externa de la carcasa intermedia, con su brida, su junta elastómera y su sector de soporte de la junta, de la realización preferente del turborreactor del invento;
- La figura 4 representa una vista esquemática en perspectiva de la brida y de la junta elastómera de la realización preferente del turborreactor del invento;
- La figura 5 representa una vista esquemática en perspectiva del sector de soporte de la junta de la realización preferente del turborreactor del invento;
- La figura 6 representa una vista esquemática en perspectiva de la placa de base de servidumbres de la realización preferente del soporte de distribución de servidumbres del invento;
\newpage
- La figura 7 representa una vista esquemática parcial en perspectiva de la realización preferente del turborreactor del invento, sin su brazo de protección de servidumbres;
- La figura 8 representa una vista esquemática parcial en perspectiva de la realización preferente del soporte de distribución de servidumbres del invento;
- La figura 9 representa una vista esquemática parcial en perspectiva de la realización preferente del turborreactor del invento, con su brazo de protección de servidumbres;
- La figura 10 representa una vista esquemática seccionada de la realización preferente del soporte de distribución de servidumbres del invento, y
- La figura 11 representa una vista esquemática desde abajo de la realización preferente del soporte de distribución de servidumbres del invento.
Haciendo referencia a la figura 2, el turborreactor 10 del invento comprende, aguas abajo de la carcasa de sujeción de los álabes del ventilador, una carcasa llamada carcasa intermedia, a la cual se fija tradicionalmente la suspensión delantera del turborreactor 10 de un avión; la carcasa intermedia comprende una virola 11 externa, soportada por brazos 12 radiales, al pie de los cuales se extiende, en el lado situado aguas abajo, una virola 34 interna, situada frente a la virola 11 externa.
El invento se refiere en concreto a la conducción de servidumbres a lo largo de un brazo 12 radial de la carcasa intermedia.
Para una mejor diferenciación de los elementos, en lo que sigue se designará a la virola 11 externa de la carcasa intermedia mediante la expresión única de "carcasa 11 intermedia" y a la virola 34 interna de la carcasa intermedia mediante el término único de "virola 34".
En la carcasa 11 intermedia, frente a la virola 34, está perforado, desde el borde 14 situado aguas abajo de la carcasa 11 intermedia, un vaciado 13 globalmente rectangular. La carcasa 11 intermedia comprende, a lo largo de la circunferencia de su borde 14 situado aguas abajo, un canal 28.
Haciendo referencia a la figura 3, el vaciado 13 está diseñado para alojar a un conjunto 53 de paso de servidumbres, que comprende una brida 14 de fijación, que sujeta a una junta 15 de guiado y de fijación de servidumbres, así como una pieza 16 a la que se denominará sector 16 de soporte de la junta.
Las diversas piezas del turborreactor del invento se describirán, en lo que sigue de la descripción, en el sistema de referencia del turborreactor. Así, cuando las piezas se representen, en una figura, no montadas sobre el turborreactor, se designará a sus diversas partes en función de su situación una vez montadas. Es en el sistema de referencia del turborreactor, en concreto en función de su eje, que habrá que entender los diversos calificativos tales como interno, externo, radial, axial, longitudinal, situado aguas arriba, situado aguas abajo, ...
Haciendo referencia a la figura 4, la brida 14 se presenta globalmente en la forma de un estribo metálico, que comprende una base 17 y dos patas 20, 20', ligeramente curvada para adaptarse a la forma de la carcasa 11 intermedia. La base 17 de la brida 14 está diseñada para que apoye sobre el fondo 19 situado aguas arriba del vaciado 13 de la carcasa 11 intermedia. Dicha base comprende un saliente 18 longitudinal cuya parte que sobresale está situada en el lado interno de la base 17. El saliente 18 está conformado para que apoye sobre la cara interna de la carcasa 11 intermedia, aguas arriba del vaciado 13.
Entre las patas 20, 20' de la brida 14, en su lado externo, está montada una junta 15, en este caso de material elastómero, cuya superficie externa está al mismo nivel que la superficie externa de la brida 14. La junta 15 elastómera está atravesada por una pluralidad de conductos 25 radiales de paso de servidumbres. En su extremo situado aguas abajo, la brida 14 comprende, al nivel de cada una de sus patas 20, 20', un saliente 21, 21' longitudinal, situado a una distancia de la superficie externa de la brida más pequeña que la del saliente 18 opuesto.
En los salientes 21, 21' están perforados, a través de las patas 20, 20', dos taladros 22, 22' radiales para alojamiento de un tornillo. Aguas arriba de los salientes 21, 21', dos orejetas 23, 23' sobresalen de las caras laterales de las patas 20, 20'. Cada orejeta está atravesada por un taladro 24, 24' radial.
Haciendo referencia a la figura 5, el sector 16 de soporte de la junta se presenta en forma de una placa metálica. Dicho sector comprende, en su borde situado aguas abajo, dos pestañas 26, 26' radiales que forman un canal 27, diseñado para garantizar la continuidad del canal 28 de la carcasa 11 intermedia.
En su borde situado aguas arriba, el sector 16 de soporte de la junta comprende una pestaña 29 radial central que comprende en su extremo externo dos garras 30, 30' longitudinales, que sobresalen hacia la zona situada aguas arriba. La cara 31 situada aguas arriba de la pestaña 29 y sus garras 30, 30' están conformadas para quedar apoyadas sobre la cara delantera y la cara externa, respectivamente, de la junta 15 elastómera.
El sector 16 de soporte de la junta comprende además, en su borde situado aguas arriba, a un lado y al otro de la pestaña 29 central, dos taladros 32, 32' radiales para alojamiento de los tornillos 33, 33', separados entre sí por la misma distancia que los taladros 22, 22' de la brida 14.
El montaje de la brida 14, sobre la cual está situada la junta 15 elastómera, y del sector 16 de soporte de la junta dentro del vaciado 13 es el siguiente. La brida 14 se monta dentro del vaciado 13, con su base 17 apoyada sobre el fondo 19 situado aguas arriba del vaciado 13 y su saliente 18 apoyado sobre la cara interna de la carcasa 11 intermedia, situada aguas arriba del vaciado 13. Las orejetas 23, 23' están en contacto con la cara interna de la carcasa 11 intermedia, fijadas a este último por tornillos situados dentro de sus taladros 24, 24'. El sector 16 de soporte de la junta se fija a la brida 14 por medio de los tornillos 33, 33' dentro de los taladros 22, 22' de la brida 14 que pasan a través de los taladros 32, 32' del sector 16 de soporte de la junta. La cara 31 situada aguas arriba de la pestaña 29 y sus garras 30, 30' se apoyan entonces sobre la cara situada aguas abajo y la cara externa de la junta 15 elastómera y hay continuidad entre las dos. Además, en esta configuración, el canal 27 del sector 16 de soporte de la junta garantiza la continuidad del canal 28 de la carcasa 11 intermedia.
Montadas de esta forma, la brida 14, la junta 15 elastómera y el sector 16 de soporte de la junta garantizan la continuidad de la carcasa 11 intermedia, proporcionando al mismo tiempo conductos 25 de paso de servidumbres. Estos conductos constituyen un conjunto 53 de paso de servidumbres, el cual permite garantizar el paso de las citadas servidumbres a través de la carcasa 11 intermedia, estrechándolas al mismo tiempo las unas con respecto a las otras, según la distribución de los conductos 25 en la junta 15 elastómera. El conjunto 53 de paso de servidumbres garantiza además la estanqueidad del conjunto, estando las servidumbres insertadas a la fuerza dentro de sus conductos 25.
Haciendo referencia a las figuras 6 y 7, sobre la virola 34 del turborreactor 10 está situado un soporte 35 de distribución de servidumbres, situado frente al conjunto 53 de paso de servidumbres.
El soporte 35 comprende, en el lado externo de la virola 34, una primera placa 36 de base para el alojamiento de servidumbres que sobresalen de esta última. La placa 36 de base tiene una forma triangular redondeada, cuya base se sitúa en el lado situado aguas arriba de la virola 34, al nivel del brazo 12, y la parte superior en el lado situado aguas abajo de la virola 34. La anchura de la base coincide aproximadamente con la anchura transversal del brazo 12. La primera placa 36 de base comprende conductos 37 de alojamiento de servidumbres, los cuales desembocan en su superficie externa.
Las servidumbres 38, que provienen del exterior de la carcasa 11 intermedia, se insertan dentro de los conductos 25 de la junta 15 elastómera, se extienden a lo largo de un soporte 39 radial paralelo al brazo 12 montado entre la carcasa 11 intermedia y la virola 34, y su extremo está insertado dentro de los conductos 37 de la placa 36 de base.
Haciendo referencia a la figura 8, el extremo de las servidumbres 38 comprende un cabezal específico, compuesto por una junta 40 anular, la cual comprende una garganta 41 anular. La junta 40 está adaptada a su conducto 37 de alojamiento, y está insertada de forma que su garganta 41 quede nivelada con la superficie de la primera placa 36 de base. Placas 42 metálicas, que comprenden vaciados 43 adaptados, se fijan con la ayuda de un tornillo 44 sobre la placa 36 de base, encajando sus vaciados 43 en las gargantas 41 de las juntas 40 de las servidumbres 38 con el fin de bloquear la traslación radial de estas últimas.
Haciendo referencia a la figura 9, un brazo 45 de protección de servidumbres está fijado a la placa 36 de base, al soporte 39 radial, a la brida 14 y al sector 16 de soporte de la junta. Este brazo 45 se presenta en la forma de una chapa que se adapta al conjunto de los elementos a los cuales está fijada, con el fin de proteger dicho conjunto. Su sección es globalmente constante y coincide con el contorno de la placa 36 de base. Esta placa está diseñada para completar la forma del brazo con el objetivo de guiado del flujo de aire secundario que pasa entre la carcasa 11 intermedia y la virola 34. Esta forma está adaptada a las restricciones dinámicas que están impuestas al flujo, y tiene su origen en parámetros relacionados principalmente con la mecánica de fluidos.
Haciendo referencia a las figuras 10 y 11, el soporte 35 de distribución de servidumbres comprende, en el lado interno de la virola, una segunda placa 46 de base de distribución de servidumbres, que está situada frente a la primera placa 36 de base. Los conductos 37 de alojamiento de las servidumbres 38 atraviesan la primera placa 36 de base, externa, y se prolongan por el interior de la segunda placa 46 de base de distribución. Dentro de esta última, los conductos pueden estar orientados mediante un codo 47 de forma que desemboquen en una cara lateral de la segunda placa 46 de base, o pueden no cambiar de dirección y desembocar sobre la cara interna de la segunda placa 46 de base. Los citados conductos pueden además cambiar de diámetro si se desea.
En el extremo abierto de los conductos 37, sobre la segunda placa 46 de base, están situados racores 48 de servidumbres. Estos racores 48 comprenden una junta 49 del racor, una boquilla 50 y una tuerca 51 para el roscado de una servidumbre. De esta manera, es posible conectar servidumbres 52, provistas de conexiones diseñadas a tal efecto, a los racores 48 de servidumbres de la segunda placa 46 de base.
Gracias al invento, el paso de las servidumbres 38 entre la carcasa 11 intermedia y la virola 34 está garantizado. Las servidumbres 38 se insertan dentro de los conductos 25 de la junta 15 elastómera, extendiéndose por el interior del recinto formado por el brazo 45 y el soporte 39 radial, entre la carcasa 11 intermedia y la virola 34, y se insertan dentro de los conductos 37 del soporte 35 de distribución de servidumbres, mediante sus conexiones 40 adaptadas a tal efecto, al nivel de los cuales la traslación radial de las citadas servidumbres queda bloqueada por las placas 42 metálicas. Los conductos 37 garantizan la unión con las servidumbres 52 del interior de la virola 34, es decir, el corazón del turborreactor 10, al cual están conectadas mediante los racores 48 de la placa 46 de base de distribución.
Los conductos 25 de la junta 15 elastómera, los conductos 37 del soporte 35 de distribución de servidumbres, las placas 42 metálicas y los racores 48 de la segunda placa 46 de base están dimensionados y conformados en función de las servidumbres 38, 52 que deben unir. Por lo tanto, el montaje de estos últimos queda, gracias al invento, perfectamente simplificado y estandarizado.
Además, y debido en concreto a que las servidumbres 38, 52 ya no están fijadas por tuercas a ambos lados de la virola 34 sino insertadas dentro de los conductos 37 o de las juntas 40, la ganancia de espacio para su conexión es grande y permite obtener un soporte 35 de distribución de servidumbres cuya superficie longitudinal no se extiende más allá de la de la superficie de la virola 34. Por lo tanto ya no es necesario practicar un vaciado en las cubiertas de la carcasa interna del flujo secundario, dado que el brazo 45, situado frente al soporte de distribución de servidumbres 35 y en concreto frente a su primera placa 36 de base, no penaliza su zona de apertura y de cierre.
El soporte de distribución de servidumbres 35 puede indiferentemente estar formado de una sola pieza con la virola 34 o aplicado sobre esta última.

Claims (14)

1. Turborreactor de doble flujo que comprende una carcasa (11) externa soportada por brazos (12), una carcasa (34) interna situada frente a la carcasa (11) externa y servidumbres (38, 52), caracterizado por el hecho de que en el eje de un brazo (12) está conformado, en la carcasa (34) interna, un soporte (35) de distribución de servidumbres que comprende, en el lado externo de la carcasa (34) interna, una primera placa (36) de base para el alojamiento de servidumbres.
2. Turborreactor de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la primera placa (36) de base comprende conductos (37) de alojamiento de servidumbres.
3. Turborreactor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, en el cual el soporte (35) de distribución de servidumbres comprende, en el lado interno de la carcasa (34) interna, una segunda placa (46) de base para la distribución de servidumbres.
4. Turborreactor de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 3, en el cual los conductos (37) de alojamiento de servidumbres desembocan en la segunda placa (46) de base, la cual comprende racores (48) de servidumbres.
5. Turborreactor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual la carcasa (11) externa comprende un conjunto (53) de paso de servidumbres.
6. Turborreactor de acuerdo con la reivindicación 5, en el cual el conjunto (53) de paso de servidumbres comprende una brida (14) de fijación, que soporta una junta (15), y un sector (16) de soporte de la junta.
7. Turborreactor de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual la junta (15) comprende conductos (25) de paso de servidumbres.
8. Turborreactor de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual la junta (15) es de un material elastómero.
9. Turborreactor de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 8, que comprende un brazo (45) de protección de servidumbres montado entre el conjunto (53) de paso de servidumbres y el soporte (35) de distribución de servidumbres.
10. Turborreactor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual la carcasa externa es la virola externa de la carcasa (11) intermedia y la carcasa interna es la virola interna de la carcasa (34) intermedia.
11. Soporte de distribución de servidumbres para el turborreactor de la reivindicación 1, que comprende una primera placa (36) de base para el alojamiento de servidumbres y una segunda placa (46) de base para la distribución de servidumbres.
12. Soporte de distribución de servidumbres de acuerdo con la reivindicación 11, en el cual la primera placa (36) de base comprende conductos (37) de alojamiento de servidumbres.
13. Soporte de distribución de servidumbres de acuerdo con la reivindicación 12, en el cual, en la primera placa (36) de base, están situadas placas (42) metálicas de bloqueo en traslación de las servidumbres.
14. Soporte de distribución de servidumbres de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 ó 13, en el cual los conductos (37) desembocan en la segunda placa (46) de base, la cual comprende racores (48) de servidumbres.
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