ES2587388T3 - Carruaje remoto automatizado para apretar cuñas de generador - Google Patents

Abstract

Un vehículo de mantenimiento de máquina dinamoeléctrica, controlado remotamente que comprende: Un marco (28): Al menos un módulo 32 de impulsión unido al marco y que tiene un tren de impulsión que utiliza adhesión (22) magnética para atravesar una superficie ferromagnética interior de la máquina dinamoeléctrica; Un motor (70) conectado operativamente al módulo de impulsión y que responde a una señal proveniente de un controlador remoto, el motor suministra fuerza motriz al tren de impulsión; Un efectuador (16, 18) unido al marco y operable para acoplar una cuña (38) sobre la máquina dinamoeléctrica y apretar remotamente la cuña en la ranura (51) de la máquina dinamoeléctrica; En donde el vehículo de mantenimiento de la máquina dinamoeléctrica tiene un tamaño y se configura para ajustar entre un estator (48) de la máquina dinamoeléctrica y el rotor (52) de la máquina dinamoeléctrica; y En donde la cuña (38) comprende un cuerpo (40) principal y un inserto (42) en donde el movimiento del inserto con relación al cuerpo principal en una dirección incrementa el ancho de la cuña en la ranura de la máquina dinamoeléctrica y aprieta la bobina dentro de la ranura y el efectuador (16, 18) comprende primeros y segundos miembros (34, 36) telescópicos espaciados, el primer miembro (36) telescópico operable, por comando, para extenderse desde un lado del marco y acoplar el inserto (42) de cuña y el segundo miembro (34) telescópico operable para extenderse desde un lado del marco y acoplar el cuero (40) principal de la cuña (38) y al menos uno de los primeros y segundos miembros telescópicos operable para moverse en una dirección con relación al otro de los primeros y segundos miembros telescópicos y apretar la cuña en la ranura (51).

Description

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DESCRIPCION

Carruaje remoto automatizado para apretar cunas de generador Antecedentes de la invencion

1. Campo de la invencion

La presente invencion se relaciona con vehlculos roboticos no tripulados controlados remotamente. Mas especlficamente la presente invencion se relaciona con vehlculos controlados remotamente capaces de movimiento dentro del espacio de aire entre un rotor y el estator de una maquina dinamoelectrica para para apretar cunas en las ranuras del estator de la maquina.

2. Descripcion de la tecnica relacionada

En las maquinas dinamoelectricas y, particularmente en los estatores de las maquinas dinamoelectricas grandes, es comun construir una masa magnetica anular al apilar laminas delgadas de material magnetico sobre barras de pasador. Las laminas incluyen convencionalmente aberturas en forma de ranura en estas que se alinean en el proceso de apilado con las correspondientes aberturas en todas las otras laminas para formar un conjunto de ranuras paralelas en la superficie interior de la masa magnetica anular. Se colocan uno o mas conductores en cada ranura para recibir la electricidad generada si la maquina dinamoelectrica es un generador o, para recibir la fuerza electrica motriz si la maquina dinamoelectrica es un motor. Los conductores en las ranuras de una maquina dinamoelectrica grande pueden llevar grandes corrientes y estan sometidos a grandes campos magneticos. Ellos por lo tanto experimentan muy altas fuerzas que tienden a desplazarlos dentro de las ranuras. Si no se preven etapas para evitar tal ocurrencia, las fuerzas que actuan sobre los conductores son suficientes para desplazarlos en las ranuras y danar o destruir el estator.

En la industria de generacion de energla, cientos de cunas de estator se utilizan a menudo para ayudar a retener las bobinas en el estator de un generador de energla o motor de energla. Las cunas se ubican para superponerse a las bobinas. Las cunas del estator se ubican en los surcos de cuna o las ranuras de cuna formadas en las periferias de las laminas de nucleo dentro de las ranuras de bobina. Las laminas se forman convencionalmente de un material de acero recubierto. Las cunas del estator se forman convencionalmente de un material de vidrio epoxi laminado. Ya que las laminas de bobina del estator se forman de material de acero recubierto, es importante que tales cunas se formen de un material no conductor de tal manera que no se cree un corto que pueda danar varias porciones del generador. Durante el uso, las grandes fuerzas magneticas generadas por el rotor de una gran maquina dinamoelectrica son suficientes para deformar la seccion transversal del estator de circular a ligeramente ellptica. El eje principal de la distorsion ellptica rota con el pulso magnetico del rotor a una velocidad de, por ejemplo, 3600 rpm. Las ranuras del estator son de esta manera ampliadas y reducidas clclicamente a una muy pequena cantidad a una frecuencia de 120 Hz en la medida en que la maxima y minima distorsion ellptica viaja alli pasando dos veces por revolution del rotor. Con anos de operation normal de tales maquinas dinamoelectricas, las cunas del estator que mantienen las bobinas del estator se pueden soltar. Una condition de cuna suelta no detectada puede dar como resultado una vibration excesiva de las bobinas y eventualmente conducir a una falla catastrofica de la maquina. El montaje tipico para una ranura de estator incluye las bobinas del estator, las cunas del estator, y el material de relleno de la cuna. Normalmente, cuando las cunas se sueltan, el rotor del generador tiene que ser retirado, las cunas sueltas son retiradas y se instalan nuevas cunas y material de relleno. Este es un proceso que consume tiempo y es costoso,

Las cunas del estator se han desarrollado de tal manera que se puedan apretar despues de que ellas se han instalado. Esta cuna de estilo tiene un cuerpo principal que es ahusado sobre el lado inferior al cual un inserto de cuna (ahusado para cazar con la cuna) se desliza por debajo de esta. En la medida en que el inserto de cuna es forzado contra la cuna en el estrechamiento de la cuna, esta incrementa el grosor del montaje de cuna, comprimiendo asi los contenidos de la ranura y apretando la cuna en los surcos de cuna o ranuras de cuna referidos anteriormente, que tambien se denominan como cola de pato.

El documento US 2002/104693 A1 divulga un vehiculo de mantenimiento de una maquina dinamoelectrica controlada remotamente que puede ajustarse y viajar dentro de un espacio de aire entre el estator y el rotor de la maquina dinamoelectrica. El vehiculo de mantenimiento tiene un efectuador que se puede unir remotamente a una cuna ajustable dentro una ranura de bobina del estator y asegurar la cuna en position y luego moverla para repetir el proceso hasta que todas las cunas esten aseguradas sobre el estator.

Es un objeto de esta invencion suministrar un aparato que pueda apretar tales cunas sin retirar el rotor.

Es un objeto adicional de esta invencion suministrar un aparato que pueda apretar las cunas del estator remotamente.

Es un objeto adicional de esta invencion suministrar tal aparato que pueda apretar las cunas del estator desde dentro del espacio de aire de una maquina dinamoelectrica remotamente bajo la supervision de un operador.

Resumen de la invencion

La presente invencion es un vehlculo de mantenimiento controlado remotamente para apretar cunas en una ranura 5 de bobina de generador que puede viajar y es operable dentro del espacio de aire de un generador entre el rotor y el estator. Asl, empleando el vehlculo de mantenimiento controlado remotamente de esta invencion, las cunas del generador se pueden apretar sin retirar el rotor. Aunque esta invencion se describe en una aplicacion a generadores, se debe apreciar que esta se puede aplicar igualmente tambien a grandes motores.

La invencion se define por las caracterlsticas de la reivindicacion independiente 1. Las realizaciones preferidas se 10 definen en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripcion de los dibujos

Para un mejor entendimiento de la invencion, se hace referencia a las realizaciones preferidas de ejemplo de la invencion, mostradas en los dibujos que la acompanan en los cuales:

La Fig. 1 es una vista en seccion de una porcion de un rotor y un estator de generador que muestran las bobinas en 15 las ranuras del estator ancladas por una cuna y el vehlculo de mantenimiento controlado remotamente de esta invencion sentado en el espacio de aire en el estator sobre una cuna;

La Fig. 2 es una vista en perspectiva del cuerpo principal de una cuna con un inserto de cuna en su lugar;

La Fig. 3 es una vista de planta superior de la Fig. 2;

La Fig. 4 es una vista de planta lateral de la Fig. 2;

20 La Fig. 5 es una vista en perspectiva del vehlculo de mantenimiento controlado remotamente de esta invencion con la cubierta superior mostrada retirada.

La Fig. 6 es una vista en seccion de una porcion del vehlculo de mantenimiento controlado remotamente de la Fig. 5 que ilustra a los miembros telescopicos completamente extendidos que acoplan una cuna;

La Fig. 7 es una vista lateral en seccion de una porcion del vehlculo de mantenimiento controlado remotamente de la 25 Fig. 5 que ilustra a los miembros telescopicos y los mecanismos de impulsion de piston miniatura en su posicion completamente extendida;

La Fig. 8 es una vista en seccion lateral del vehlculo de mantenimiento controlado remotamente de la Fig. 5 que ilustra los miembros telescopicos en una posicion retralda 50%; y

La Fig. 9 es una vista en seccion lateral de una porcion del vehlculo de mantenimiento controlado remotamente de la 30 Fig. 5 que muestra los miembros telescopicos y los mecanismos de impulsion del piston miniatura en una posicion completamente retralda.

Descripcion de las realizaciones preferidas

La Fig. 1 muestra una seccion transversal parcial de un rotor 52 de un generador y un estator 48 con las ranuras 51 de bobina. Una bobina 50 superior y una bobina 49 inferior estan situadas firmemente en cada una de las ranuras 51 35 de bobina y, como se describira mas completamente de manera posterior, se mantienen firmemente en su lugar por la cuna 38. La cuna 38 incluye un cuerpo 40 principal y un inserto 42 los cuales cooperan juntos para mantener firmemente la cuna 38 dentro de la cola de pato 39 de la ranura 51 de bobina. el vehlculo 10 de mantenimiento de la maquina dinamoelectrica controlada remotamente de esta invencion se muestra descansando sobre la superficie del estator 48 del generador, flanqueado por sus montajes 30 y 32 de impulsion de pista motorizada dentro del espacio 40 54 de aire entre el estator 52 de generador y el rotor 48 del generador. El vehlculo de mantenimiento de esta

invencion 10 se muestra centrado sobre el cuerpo 40 principal de la cuna 38 en posicion para apretar la cuna, como se explicara mas completamente de manera posterior.

La cuna 38 es ilustrada mas completamente en las Figs. 2, 3 y 4. La seccion transversal periferica del cuerpo 40 principal de la cuna 38 tiene un contorno que caza con los surcos 39 de la cola de pato periferica en la ranura 51 del 45 estator. La superficie inferior de la cavidad 43 del cuerpo 40 principal es preferiblemente ahusado a lo largo de su longitud de tal manera que cuando un ahusado correspondiente sobre la superficie superior del inserto en 42 es

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impulsado dentro de la cavidad, la altura de la cuna 48 se incrementa, llevando presion sobre las bobinas 49 y 50 para sentar firmemente las bobinas en la ranura 51. Como se puede ver mejor en la Fig. 4, preferiblemente la superficie superior del inserto 42 y la superficie inferior de la cavidad 43 tienen ahusados coincidentes para mantener la superficie superior del cuerpo 40 principal de la cuna 38 paralela con la superficie inferior del inserto 42 para sentar firmemente la cuna 38 dentro del surco 39 de la cola de pato de la ranura 51 de bobina. Como se explicara mas completamente de manera posterior, el vehlculo 10 de mantenimiento de esta invencion tiene dos pasadores de pestillo para asegurar respectivamente el inserto 42 y el cuerpo 40 principal e impulsar el inserto 42 hacia adentro de la cavidad 43 del cuerpo 40 principal de la cuna 38. Uno de los pasadores de pestillo acopla un hueco 46 dentro del inserto 42 a traves de una ranura 41 en el cuerpo 40 de cuna principal, mientras que el otro de los pasadores de pestillo del vehlculo 10 de mantenimiento se ubica contra el area 44 de contacto del pasador de apoyo sobre el otro lado del cuerpo 40 principal de la cuna 38. Uno u otro de los pasadores de pestillo son entonces impulsados hacia el otro para apretar la cuna dentro de la ranura 51 de bobina.

El carruaje de impulsion basico del vehlculo 10 de mantenimiento de la maquina dinamoelectrica controlada remotamente de esta invencion se describe de manera general en la patente U.S. 6,889,783, emitida en mayo 10, 2005 al cesionario de esta invencion. El carruaje principal y el tren de impulsion de la maquina 10 dinamoelectrica controlada remotamente de esta invencion se muestra basicamente en la Fig. 5. El vehlculo 10 es un vehlculo motorizado de poca altura que esta comprendido de un cuerpo 28 principal, dos montajes 30 y 32 de impulsion de pista motorizados, y una seccion 20 de “cola” que maneja los cables electricos/hidraulicos/neumaticos y se utilizan como una manija para la insercion y remocion del vehlculo 10 hacia adentro y fuera del espacio 54 de aire del generador. Aunque el vehlculo 10 se muestra y se describe como aplicado a un generador, se debe apreciar que este se puede aplicar en cualquier maquina dinamoelectrica grande que emplee cunas que se puedan apretar en el lugar. El cuerpo 28 principal aloja dos pistones 12 y 14 de compresion de cuna que pueden ser hidraulicos o neumaticos. En este ejemplo, los pistones 12 y 14 de compresion de cuna tienen una perforacion con un diametro de 0,875” (2.22 cm). Estos pistones extenderan y retraeran un montaje de pasador de impulsion hacia delante que se ubica con el pasador 36 de impulsion telescopico sobre el hueco 46 en la cuna 38 con la capacidad de ejercer hasta 200 libras de fuerza para apretar la cuna 38. Los montajes de pasador de impulsion se pueden ver mejor desde la vista en seccion transversal lateral mostrada en la Fig. 6. El cuerpo principal del vehlculo 10 de mantenimiento de la maquina dinamoelectrica controlada remotamente de esta invencion tambien incorpora dos pistones 16 y 18 de retorno de resorte neumaticos en miniatura. Cada uno de los pistones 16 y 18 en miniatura es activado independientemente y enlazado mecanicamente a los mecanismos 34 y 36 del pasador telescopico, uno de los cuales se inserta en el hueco 46 de inserto de cuna ahusado y el otro se inserta al area 44 de contacto del pasador de apoyo en el otro extremo del cuerpo principal de la cuna 38. Ya que el vehlculo 10 se utilizara alrededor del diametro interior del estator 48, el cuerpo 28 principal tambien tiene suministros para incrustar ocho magnetos 22 de tierras raras en varias ubicaciones para asegurar la adhesion en todos los puntos en el generador. La accion de retorno del resorte de los pistones 16 y 18 neumaticos miniatura actuara como un “seguro de fallas” para retirar los pasadores 34 y 36 de impulsion de la cuna 38 si ocurre una falla del sistema neumatico. Dos camaras 62 y 64 de video remoto, ubicadas respectivamente cerca de los pasadores 34 y 36 telescopicos, se utilizan para observar la ubicacion y la insercion de los pasadores 34 y 36 telescopicos. Dos impulsores 30 y 32 de pista del “carro lateral”, ubicados a cada lado del cuerpo 28 principal, se montan sobre montajes 66 y 68 pivotantes para acomodar estatores de diversos diametros. Estos impulsores son motorizados con los motores 70 y 72 de velocidad variable. Los magnetos 22 de tierras raras son incrustados en las unidades de impulsion para mantener contacto en todas las areas del generador. Una camara 24 de video que mire hacia delante con luces 26 esta montada al frente del cuerpo 28 principal, como se muestra en la Fig. 5.

La seccion 20 de cola del vehlculo 10 se utiliza para alojar el cable umbilical que contiene los alambrados y mangueras para operar la unidad. Esta tambien se utiliza como una manija de insercion/remocion para colocar el carruaje 10 dentro del generador.

Como se puede apreciar mejor de las Fig. 6, 7, 8 y 9 los pasadores 34 y 36 de impulsion telescopicos estan enlazados mecanicamente a los pistones 16 y 18 neumaticos en miniatura por el enlace 58 mecanico que tiene una ranura 60 diagonal que captura un pasador 56 en el extremo superior de los pasadores 34 y 36 telescopicos. Los pasadores 34 y 36 son retraldos cuando los pistones 16 y 18 neumaticos en miniatura son desenergizados y el enlace 58 se extiende completamente. Esta accion telescopica es necesaria ya que la longitud combinada de los pasadores 34 y 36 y el ancho del marco 28 principal en la insercion completa del pasador en la cuna 38, excede la distancia para el espacio 54 de aire entre el estator 48 y el rotor 52 del generador.

El proceso de apretado de la cuna procede como sigue. El vehlculo 10 de esta invencion sera impulsado hacia posicion utilizando las camaras 24, 62 y 64 de video para ver el progreso hacia delante y alinear el pasador 34 y 36 con la cuna 38. Con los pistones 12 y 14 hidraulicos de compresion de cuna en la posicion completamente extendida (el pasador 36 de impulsion ubicado por encima del hueco 46 de inserto de cuna ahusada), viendo el pasador 34 fijo por via de la camara 64 de video, el pasador 34 fijo enganchara a la parte trasera 44 de la cuna 38 ahusada. Luego, mientras se ve la camara 62 del pasador de insercion, los pistones 12 y 14 hidraulicos seran accionados, sacando el pasador 36 de insercion en posicion sobre el hueco 46 de impulsion del inserto de cuna ahusado. El piston 18 neumatico es luego energizado para insertar el pasador 36 en el hueco 46. La presion hidraulica regulada es luego

aplicada a los pistones de compresion de la cuna hidraulica hasta que se logra la fuerza adecuada, apretando la cuna 38. Los pistones 16 y 18 neumaticos miniatura son entonces desenergizados, retrayendo los pasadores 34 y 36, y el carruaje 10 es impulsado a la siguiente posicion.

La Fig. 7 muestra mas completamente la posicion del enlace 58 que se extiende desde los pistones 16 y 18 5 neumaticos miniatura cuando los pasadores 34 y 36 telescopicos se extienden completamente. La Fig. 8 muestra la posicion del enlace 58 con los pasadores telescopicos retraldos 50% y la Fig. 9 muestra la disposicion del enlace 58 entre los pistones neumaticos miniatura y los pasadores telescopicos con los pasadores 34 y 36 telescopicos completamente retraldos.

Asl, al utilizar este carruaje 10 con estilo de “baja altura” controlado remotamente, se elimina la necesidad de retirar 10 el rotor 52 para apretar la cuna. Asl, el tiempo de parada del generador se puede reducir grandemente.

Claims (15)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un vehlcuio 10 de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente que comprende:

   Un marco (28):

   Ai menos un modulo 32 de impulsion unido ai marco y que tiene un tren de impulsion que utiiiza adhesion (22) magnetica para atravesar una superficie ferromagnetica interior de la maquina dinamoelectrica;

   Un motor (70) conectado operativamente al modulo de impulsion y que responde a una senal proveniente de un controlador remoto, el motor suministra fuerza motriz al tren de impulsion;

   Un efectuador (16, 18) unido al marco y operable para acoplar una cuna (38) sobre la maquina dinamoelectrica y apretar remotamente la cuna en la ranura (51) de la maquina dinamoelectrica;

   En donde el vehlculo de mantenimiento de la maquina dinamoelectrica tiene un tamano y se configura para ajustar entre un estator (48) de la maquina dinamoelectrica y el rotor (52) de la maquina dinamoelectrica; y

   En donde la cuna (38) comprende un cuerpo (40) principal y un inserto (42) en donde el movimiento del inserto con relacion al cuerpo principal en una direccion incrementa el ancho de la cuna en la ranura de la maquina dinamoelectrica y aprieta la bobina dentro de la ranura y el efectuador (16, 18) comprende primeros y segundos miembros (34, 36) telescopicos espaciados, el primer miembro (36) telescopico operable, por comando, para extenderse desde un lado del marco y acoplar el inserto (42) de cuna y el segundo miembro (34) telescopico operable para extenderse desde un lado del marco y acoplar el cuero (40) principal de la cuna (38) y al menos uno de los primeros y segundos miembros telescopicos operable para moverse en una direccion con relacion al otro de los primeros y segundos miembros telescopicos y apretar la cuna en la ranura (51)
2. 2. el vehlculo 10 de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 1 en donde los primeros y segundos miembros (34, 36) telescopicos son pasadores que se retraen sustancialmente de manera completa en el marco (28) cuando no se extienden.
3. 3. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 1 en donde los primeros y segundos miembros (34, 36) telescopicos son operados por piston para retraerse y extenderse desde el marco (28)
4. 4. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 3 en donde los pistones (16, 18) son empujados en la posicion retralda de tal manera que los primeros y segundos miembros (34, 36) telescopicos estan en posicion retralda si se desconecta un suministro de energla correspondiente de los pistones.
5. 5. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 1 que incluye un montaje (62, 64) de camara para ver remotamente el acoplamiento del primer miembro (34) telescopico o el segundo miembro (36) telescopico con el cuerpo (40) principal de la cuna (38) o el inserto (42) de la cuna.
6. 6. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 5 en donde el montaje (62, 64) de camara ve el acoplamiento de los primeros y segundos miembros (34, 36) telescopicos con el cuerpo (40) principal y el inserto (42) de la cuna (38).
7. 7. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 1 en donde los primeros miembros (36) telescopicos acoplan un hueco (46) en el inserto (42) a la cuna (38) y el segundo miembro (34) telescopico acopla un primer extremo (44) del cuerpo (40) principal de la cuna (38) que es opuesto a un segundo extremo del cuerpo principal de la cuna al cual ingresa el inserto.
8. 8. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 1 en donde al menos uno del inserto (42) o el cuerpo (40) principal de la cuna (38) tiene una superficie ahusada, inclinada, donde el inserto hace contacto con el cuerpo principal de la cuna.
9. 9. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 8 en donde tanto el inserto (42) como el cuerpo (40) principal de la cuna (38) tiene superficies inclinadas, ahusadas, donde el inserto contacta el cuerpo principal de la cuna.
10. 10. El vehlcuio (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 1 que incluye un cilindro hidraulico o neumatico y el piston (16, 18) conectado al primer y segundo miembro (34, 36) telescopico para mover el primer o segundo miembro telescopico en una direccion.
11. 11. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 1, 5 en donde uno de los primeros o segundos miembros (34, 36) telescopicos se mantiene en una posicion estacionaria

    mientras que el otro de los primeros y segundos miembros telescopicos se mueve en una direccion.
12. 12. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 1, que incluye una camara (24) de video que ve hacia adelante montado al frente del marco (28).
13. 13. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 12 10 en donde la camara (24) de video que ve hacia adelante incluye luces (26).
14. 14. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 1, en donde la longitud de los primeros y segundos miembros (34, 36) telescopicos cuando se extienden completamente exceden la distancia de espacio entre un estator (48) y un rotor (52) de la maquina dinamoelectrica.
15. 15. El vehlculo (10) de mantenimiento de maquina dinamoelectrica, controlado remotamente de la reivindicacion 1, 15 en donde el inserto (42) de cuna tiene un hueco (46) que se acopla por el primero o el segundo miembro (34, 36)

    telescopico y el cuerpo (40) principal de la cuna (38) tiene una ranura (41) a traves de la cual el hueco en el inserto se puede acoplar por los primeros o segundos miembros telescopicos.