ES2205671T3 - Carcasa aislada termicamente. - Google Patents
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Abstract
El armario aislado para almacenamiento de artículos refrigerados o congelados, tiene paneles aislados por vacío y aislamiento por espuma, con paneles aislados por vació del calor de curación de la espuma. El armario (10) tiene un volumen (11) definido por las paredes laterales, superior (17), y fondo (18) y una puerta (20), para mantener los artículos refrigerados. El armario tiene un aislamiento de espuma (19) y paneles aislados por vacío (23,27) que comprenden un alojamiento de soporte de gránulos de lámina a prueba de difusión (24) y planchas de protección (26,30).
Description
Carcasa aislada térmicamente.
La invención se refiere a una carcasa
calorifugada destinada a contener productos refrigerados, con una
puerta calorifugada y unos paneles de aislamiento al vacío, que
llevan unos cuerpos de apoyo sellados dentro de una lámina de
protección contra la difusión y que al menos en su mayor parte
están empotrados en un material para el aislamiento térmico de la
carcasa y/o de la puerta, obtenido por espumado.
En los aparatos frigoríficos tales como, por
ejemplo, armarios frigoríficos, aparatos congeladores o similares,
se ha tratado de mejorar sus características de aislamiento
térmico y, por lo tanto, de reducir su consumo de energía, al
incorporar en el material de aislamiento térmico convencional
producido por espumado los así llamados paneles de aislamiento al
vacío. (Véase, por ejemplo, la patente
JP-A-06 194 030). Éstos comprenden
unos materiales que sirven de cuerpo de apoyo, introducidos en una
lámina de protección contra la difusión en la que se puede hacer el
vacío como, por ejemplo, aerogeles, ácido silícico o fibras de
vidrio prensados para obtener cuerpos de forma, o de cuerpos de
placas formados a partir de espumas de polímeros orgánicos de
células abiertas, tales como espuma de poliuretano, espuma de
poliisocianurato o espuma de poliestireno. Al elegir los paneles de
aislamiento al vacío, para su empleo en aparatos frigoríficos
fabricados en grandes series, se pretende encontrar una solución de
compromiso para los paneles de aislamiento al vacío que se vayan a
utilizar, entre su coste por una parte y su conductividad térmica
o peso por otra. En relación con esta solución de compromiso, se
consideran especialmente idóneos los paneles de aislamiento al
vacío con cuerpos de apoyo a base de espumas de polímeros orgánicos
de células abiertas, donde dentro de este marco los cuerpos de
apoyo de espuma de poliestireno de células abiertas ocupan un lugar
destacado. En las espumas de polímeros orgánicos de células
abiertas, especialmente en los cuerpos de apoyo formados de espumas
de poliestireno, existe sin embargo el peligro de que debido al
calor producido por la reacción exotérmica del material de
aislamiento térmico convencional, introducido en forma de
componentes de partida líquidos, por una parte y la presión que se
produce al espumar el material de aislamiento térmico por otra,
sufran daños y pierdan, al menos en parte, sus excelentes
propiedades de aislamiento térmico.
La invención tiene como objetivo proponer unas
medidas mediante las cuales, en las carcasas conforme al preámbulo
de la reivindicación 1 y utilizando material de calorifugado que
se endurezca con una reacción exotérmica, sea posible emplear
paneles de aislamiento al vacío con cuerpos de apoyo formados por
espumas de polímeros orgánicos de células abiertas, manteniendo sus
propiedades de aislamiento térmico.
Este objetivo se resuelve de acuerdo con la
invención por el hecho de que los paneles de aislamiento al vacío
están dotados, por lo menos en sus superficies orientadas hacia el
material de aislamiento térmico, con unos medios mediante los
cuales el calor que se produce al endurecerse el material de
aislamiento térmico queda alejado, al menos en su mayor parte, de
los paneles de aislamiento al vacío.
Gracias a la medida objeto de la invención se
crea la posibilidad de poder utilizar no solamente paneles de
aislamiento al vacío, cuyos materiales de apoyo sean adecuados por
sí mismos, debido a la composición de sus materias primas, para
soportar sin sufrir daño el calor que se desprende en la reacción
exotérmica del proceso de espumado, sino que ahora se pueden
considerar también para los cuerpos de apoyo materiales que podrían
sufrir daños debido al calor desprendido en el proceso de espumado,
pero que teniendo en cuenta su peso propio, su coste y también su
escasa conductibilidad térmica ofrecen ventajas claras con respecto
a los citados en primer lugar y que, por lo tanto, son
especialmente adecuados para la producción a gran escala de
carcasas de aparatos frigoríficos domésticos. De esta manera se
pueden utilizar ahora paneles de aislamiento al vacío con cuerpos
de apoyo de espumas de polímeros orgánicos de células abiertas, en
particular, espumas de poliestireno.
Debe entenderse por sellado el cierre al vacío de
la lámina de protección contra la difusión, después del proceso de
evacuación del cuerpo de apoyo introducido en la lámina de
protección contra la difusión, en forma de caperuza y del espacio
que está rodeado por la lámina de protección contra la
difusión.
Además de una forma de realización preferida del
objeto de la invención, está previsto que los medios tengan una
capacidad de absorción de calor que permita absorber, al menos en
su mayor parte, el calor desprendido al endurecer el material de
aislamiento térmico y que de esta manera se mantenga alejado de los
paneles de aislamiento al vacío.
Mediante el empleo de esta clase de materiales se
consigue, con un gasto técnico de fabricación especialmente
reducido, una protección suficiente de los paneles de aislamiento
al vacío, en especial para su cuerpo de apoyo, contra el calor que
se produce durante el proceso de espumado.
De acuerdo con la siguiente forma de realización
preferida del objeto de la invención, está previsto que los medios
estén realizados como materiales no metálicos en forma de plancha,
cuya capacidad térmica específica c_{p} se encuentre en la gama
entre 1 y 2,5 kJ/kg K y su conductividad térmica \lambda entre
0,04 y 0,40 W/(m\cdotK).
Deben entenderse por materiales en forma de
plancha unas placas de material con un reducido espesor de
material.
Mediante el empleo de esta clase de materiales,
dentro de los cuales encajan, por ejemplo, un High Impact
Polystyrol (poliestireno de elevado impacto), poliolefinas,
polietilentereftalatos y polibutilentereftalatos, poliamidas y otros
polímeros termoplásticos parcialmente cristalinos y amorfos con una
temperatura de transición al vidrio en la gama de más o menos
100ºC, se pueden proteger los paneles de aislamiento al vacío o sus
cuerpos de apoyo de una forma esencialmente sencilla pero sin
embargo eficaz, ya que la medida de protección, por su realización
en forma de plancha, se puede posicionar de manera especialmente
sencilla y en posición exacta en las superficies de los paneles de
aislamiento al vacío orientadas hacia el material de aislamiento
térmico que se va a espumar, produciendo al mismo tiempo un elevado
efecto aislante con un escaso incremento de peso provocado por las
medidas de protección.
Pueden obtenerse unas propiedades de aislamiento
térmico de una calidad parecida a la de los dos materiales no
metálicos y al mismo tiempo un apantallamiento sencillo y sin
embargo eficaz contra el calor desprendido en la reacción
exotérmica del proceso de espumado si, de acuerdo con una forma de
realización alternativa del objeto de la invención, está previsto
que los medios estén realizados como materiales metálicos en forma
de plancha, cuya capacidad térmica específica c_{p} sea de 0,4 a
1,0 kJ (kg K) y su conductividad térmica \lambda esté entre 0,15
y 220 W/(m\cdotK).
De acuerdo con otra forma de realización
preferida del objeto de la invención, está previsto que los
materiales en forma de plancha se fijen sobre el panel aislante al
vacío con pegamentos que impidan, al menos en gran parte, la
conducción del calor.
Resultan especialmente económicos de fabricar los
paneles de aislamiento al vacío protegidos mediante planchas de
cuerpos sólidos si, de acuerdo con una forma de realización
alternativa del objeto de la invención, está previsto que los
materiales en forma de plancha estén dispuestos en el cuerpo de
apoyo y vayan sellados dentro de la lámina de protección contra la
difusión.
El cuerpo de apoyo queda protegido de forma
especialmente segura, rápida y económica contra el calor que se
desprende debido a la reacción exotérmica del material aislante
térmico si, de acuerdo con otra forma de realización alternativa del
objeto de la invención, está previsto que los medios estén
realizados como una lámina de material plástico, que recubre el
cuerpo de apoyo por lo menos en sus superficies orientadas hacia
el material de aislamiento térmico y que el cuerpo de apoyo,
recubierto de la lámina de plástico, esté sellado dentro de la
lámina de protección contra la difusión.
Como materiales para las láminas se consideran
aquí, por ejemplo, plásticos de alta capacidad térmica específica,
tales como el polietileno de 2,5 kJ/(kg\cdotK).
De esta manera se dispone no solamente de una
medida para la fijación de los materiales en forma de plancha, en
el panel de aislamiento al vacío, económica y que por lo tanto se
puede realizar con un proceso seguro en grandes series, sino que al
mismo tiempo se contrarresta la conductividad térmica, en
particular, la de los materiales metálicos.
Los paneles de aislamiento al vacío dispuestos en
todas partes, en el interior del material aislante térmico, quedan
protegidos de forma especialmente sencilla y eficaz con pocas
manipulaciones si, de acuerdo con otra forma de realización
preferente del objeto de la invención, está previsto que los
materiales en forma de plancha estén realizados formando una
especie de capota de protección que se coloca encima del panel de
aislamiento al vacío.
Los materiales no metálicos en forma de plancha
son especialmente insensibles en cuanto a su manipulación, en el
curso de la fabricación si, de acuerdo con una siguiente
realización ventajosa del objeto de la invención está previsto que
los materiales no metálicos en forma de plancha estén formados por
planchas de cuerpo sólido reticuladas.
Los materiales no metálicos en forma de plancha
tienen un peso especialmente reducido si, de acuerdo con una forma
de realización alternativa del objeto de la invención, está
previsto que los materiales no metálicos en forma de plancha estén
formados por un material espumable, que en estado espumado presente
una estructura de poros cerrados.
De acuerdo con otra forma de realización del
objeto de la invención, está previsto que los paneles de
aislamiento al vacío estén equipados con un revestimiento de
isocianato congelado, al menos en sus superficies orientadas hacia
el material de aislamiento térmico.
Debido a la reacción exotérmica del espumado, el
isocianato previsto en los paneles de aislamiento al vacío en
estado congelado se funde, con lo cual se contrarresta el calor
que se produce al espumar y por lo tanto se evita que el panel de
aislamiento al vacío esté expuesto a unas influencias de
temperatura que pudieran provocar en éste un efecto nocivo. Cuando
se utilice isocianato congelado se modifica la formulación del
poliol a utilizar en los componentes de partida líquidos para el
material de aislamiento térmico, en el sentido de que la
proporción de isocianato en el material de aislamiento térmico se
reduce en la cantidad ya adherida a los paneles de aislamiento al
vacío. El isocianato de los paneles de aislamiento al vacío que se
funde se combina con la formulación modificada del poliol del
material de aislamiento térmico, de tal manera que con un
dimensionado adecuado se asegura que los dos componentes se mezclen
sin dejar residuos.
De acuerdo con otra forma alternativa de
realización del objeto de la invención, está previsto que se
reduzca la energía del sistema de fonones de los paneles de
aislamiento al vacío.
Mediante esta medida se consigue que los
materiales de los cuerpos de apoyo que de por sí son sensibles
frente al calor de reacción exotérmico del espumado, estén en
condiciones de absorber una mayor cantidad de calor, debido al
aumento de la diferencia de temperatura entre los paneles de
aislamiento al vacío y el calor desprendido en el espumado, sin que
este calor desprendido pueda provocar modificaciones de estado o
destrucciones en los materiales de los cuerpos de apoyo. Además, al
igual que en los paneles de aislamiento al vacío recubiertos de
isocianato congelado se puede suscribir un paso intermedio en la
fabricación, concretamente la aplicación de las medidas de
protección contra el calor en forma de plancha metálica o no
metálica, que según las circunstancias puede suponer un freno para
la rapidez en el proceso de fabricación de las carcasas
calorifugadas.
Dentro del proceso de fabricación los paneles de
aislamiento al vacío se pueden manejar de forma especialmente
sencilla si, de acuerdo con la siguiente forma de realización
alternativa del objeto de la invención, está previsto que el panel
de aislamiento al vacío esté rodeado por lo menos de una funda de
protección, que esté distanciada, al menos parcialmente y por
medio de cojines de aire, de la lámina de protección contra la
difusión que rodea el cuerpo de apoyo.
Las carcasas calorifugadas para un aparato
frigorífico doméstico se pueden fabricar con un proceso
especialmente seguro si, de acuerdo con una última forma de
realización preferida del objeto de la invención, está previsto que
un aparato frigorífico doméstico, tal como un frigorífico y/o
congelador esté enchufado con una carcasa calorifugada según una de
las reivindicaciones 1 a 11.
La invención se describe en la descripción
siguiente sirviéndose de un ejemplo de un armario frigorífico
doméstico representado de forma simplificada en el dibujo
adjunto.
En los dibujos puede verse:
Fig. 1 un armario frigorífico doméstico con la
puerta cerrada, en una vista en perspectiva desde delante,
Fig. 2 el armario frigorífico doméstico con
paneles de aislamiento al vacío introducidos en el aislamiento
térmico de sus paredes laterales, en una sección conforme a la
línea de corte II-II y
Fig. 3 el armario frigorífico doméstico con un
panel de aislamiento al vacío dispuesto en su pared posterior y en
su puerta, de acuerdo con la línea de corte
III-III.
De acuerdo con las Figs. 1 y 2 se muestra en una
representación esquemática simplificada una carcasa 10
calorifugada, adecuada para ser utilizada en un armario
frigorífico doméstico, en cuyo interior está dispuesto un recinto
refrigerado 11. Éste está revestido con un revestimiento interior
12, formado mediante conformado sin arranque de viruta de una
plancha de plástico, que por su cara posterior, en la cara exterior
alejada del recinto refrigerado 11, está provista de un evaporador
13 que está en contacto térmicamente conductor con la cara
posterior. A distancia del revestimiento interior 12, la carcasa
10 calorifugada presenta un revestimiento exterior 14, compuesto en
la forma usual de varias piezas (pero que aquí no están
representadas de forma detallada), de las cuales, la pieza que
forma su pared posterior 15 está formada por un cartón revestido de
aluminio, las piezas que forman sus paredes laterales 16 son en
forma de planchas de chapa de acero conformadas en arranque de
viruta y las piezas que forman su cubierta 17 o su fondo 18 son de
plástico. Entre el revestimiento exterior 14 y el revestimiento
interior 12 está previsto un material de aislamiento térmico 19,
introducido en sus componentes líquidos, tal como, por ejemplo,
espuma de poliuretano que, por su efecto adhesivo, une entre sí el
revestimiento interior 12 y el revestimiento exterior 14, formando
una estructura de forma rígida y que se espuma y endurece en una
reacción exotérmica. La carcasa calorifugada 12 lleva en su lado
opuesto a la pared posterior 15 una puerta calorifugada 20 con
suspensión giratoria, a través de la cual queda accesible el
recinto refrigerado 11. La puerta 20 lleva un revestimiento exterior
21 fabricado en chapa de acero y un revestimiento interior de
plástico 22 separado de aquél y formado sin arranque de viruta,
que está unido al revestimiento exterior 21 mediante el material
de aislamiento térmico 19 formando una estructura de forma
rígida.
Como puede verse especialmente por las Figuras 2
y 3, tanto la carcasa 10 calorifugada, en sus dos paredes laterales
y en su pared posterior, como también la puerta 20 están equipadas
con unos paneles de aislamiento al vacío dispuestos dentro del
material de aislamiento térmico 19, de los cuales el panel de
aislamiento al vacío 23 previsto en el interior de la respectiva
pared lateral de la carcasa, así como el previsto en el interior
de la puerta 20, tienen la misma estructura. Los paneles de
aislamiento al vacío 23, que están dispuestos al menos de forma
aproximada cubriendo la altura y la anchura de la puerta 20 y de
las paredes laterales de la carcasa 10, comprenden un núcleo de
apoyo 24 paralelepipédico, fabricado, por ejemplo, de espuma de
polímero orgánico de células abiertas, como por ejemplo, espuma de
poliestireno, que está colocado en el interior de una bolsa de
protección 25 hermética a la difusión, por ejemplo, cubierta de
aluminio, que después de un proceso de evacuación se cierra estanca
al vacío. En el presente ejemplo de realización, una de las caras
exteriores de gran superficie de los paneles de aislamiento de
vacío 23, está dotada de un cuerpo de apoyo 26 fabricado de un
material no metálico en forma de plancha, como por ejemplo,
poliestireno de alto impacto, polietilentereftalato,
polibutilentereftalato o poliamida, donde el cuerpo de protección
en forma de plancha que recubre la cara exterior de la bolsa de
protección 25 orientada hacia el mismo, va fijado a la bolsa de
protección 25 con un adhesivo que impide al menos en gran medida la
conducción del calor. La cara exterior de la superficie de la
bolsa de protección 25, opuesta al cuerpo de protección 26, sirve
para fijar el panel de aislamiento al vacío 23 en las paredes
laterales 16 o en el revestimiento exterior 21, donde el panel de
aislamiento al vacío 23 recubre en su estado de fijación, al menos
en su mayor parte, la superficie de las paredes laterales 16 o del
revestimiento exterior 21.
Un panel de aislamiento al vacío 27, similar al
panel de aislamiento al vacío 23, está previsto en la cara
posterior de la carcasa 10 en la que va el evaporador 13. El panel
de aislamiento al vacío 27 presenta, al igual que el panel de
aislamiento al vacío 23, un núcleo de apoyo 28 fabricado de espuma
de poliestireno de células abiertas, que está rodeado por todos
sus lados de una bolsa de protección 29, quedando encerrado estanco
al vacío por ésta después del proceso de evacuación. A diferencia
del panel de aislamiento al vacío 23, el panel de aislamiento al
vacío 27, adaptado esencialmente en cuanto a su contorno al
contorno de la pared posterior de la carcasa 10, presenta en sus
dos caras exteriores de gran superficie, respectivamente, un cuerpo
de apoyo 30, que recubre la superficie de la cara exterior, que
sirve igual que el cuerpo de apoyo 26, para aislar el panel de
aislamiento al vacío 27 del calor desprendido por la reacción
exotérmica al espumar el material de aislamiento térmico 19 y que va
fijado, respectivamente, a la cara exterior de la bolsa de
protección 29 mediante un pegamento que impide la conducción del
calor.
Tal como se deduce especialmente de la Fig. 3, el
panel de aislamiento al vacío 27 no va fijado con una de sus caras
exteriores de gran superficie al revestimiento interior 12 o al
revestimiento interior 14, sino que está posicionado,
aproximadamente centrado, entre estos dos y por lo tanto, está
empotrado por todos los lados dentro del material de aislamiento
térmico 19.
Durante el proceso de espumado de la carcasa 10
calorifugada o de la puerta 20, los paneles de aislamiento al
vacío 23 ó 27, respectivamente, quedan recubiertos por sus
superficies exteriores libres por el material de aislamiento térmico
19, donde el panel de aislamiento al vacío 27 provisto de los
cuerpos de protección 30 está aislado por sus caras exteriores de
gran superficie contra la influencia térmica del material de
aislamiento térmico 19, mientras que los paneles de aislamiento al
vacío 23, provistos de los cuerpos de protección 26, están
dispuestos descentrados en el interior de las paredes laterales de
la carcasa 10 o de la puerta 20, de manera que solamente una de las
caras exteriores de gran superficie queda expuesta a la influencia
térmica de la reacción exotérmica del material de aislamiento
térmico 19.
A diferencia de los ejemplos de realización
presentados y descritos, los paneles de aislamiento al vacío 23 y
27 pueden estar provistos también por sus caras exteriores, de
pequeña superficie, de unos cuerpos de protección que también
rechacen el calor de la reacción exotérmica del proceso de
espumado. En el caso del panel de aislamiento al vacío 23, puede
utilizarse, por ejemplo, un cuerpo de protección en forma de bolsa
fabricado por conformado sin arranque de viruta de una plancha de
plástico, cuyo espacio de alojamiento esté previsto para alojar el
panel de aislamiento al vacío 27 y cuyo lado abierto de la bolsa
se puede cerrar o bien por medio de un cuerpo de protección
independiente o por el saliente de los bordes libres del cuerpo de
protección en forma de bolsa.
Claims (14)
1. Carcasa calorifugada destinada a contener
productos refrigerados, con una puerta calorifugada y unos paneles
de aislamiento al vacío, que llevan unos cuerpos de apoyo sellados
dentro de una lámina de protección contra la difusión y que al
menos en su mayor parte están empotrados en un material para el
aislamiento térmico de la carcasa y/o de la puerta, obtenido por
espumado, caracterizada porque los paneles de aislamiento al
vacío (23, 27) están dotados, en gran medida, en sus superficies
orientadas hacia el material de aislamiento térmico (19), con unos
medios (26, 30), mediante los cuales se impide en gran medida que
los paneles de aislamiento al vacío (23, 27) queden expuestos al
calor producido durante el endurecimiento del material de
aislamiento térmico (29).
2. Carcasa calorifugada según la reivindicación
1, caracterizada porque los medios (26, 30) tienen una
capacidad de absorción de calor que están en condiciones de
absorber en gran medida el calor producido durante el
endurecimiento del material de aislamiento térmico (19) y por lo
tanto, impedir que éste llegue a los paneles de aislamiento al
vacío (23, 27).
3. Carcasa calorifugada según la reivindicación 1
ó 2, caracterizada porque los medios están realizados como
materiales no metálicos en forma de plancha (26, 30), cuya
capacidad térmica específica c_{p} se encuentra en la gama entre 1
y 2,5 kJ/kg K y su conductividad térmica \lambda entre 0,04 y
0,40 W/(m\cdotK).
4. Carcasa calorifugada según la reivindicación 1
ó 2, caracterizada porque los medios están realizados como
materiales metálicos en forma de plancha, cuya capacidad térmica
específica c_{p} se encuentra entre 0,4 y 1,0 kJ/(kg K) y su
conductividad térmica \lambda entre 0,15 y 220 W/(m K).
5. Carcasa calorifugada según una de las
reivindicaciones 3 ó 4, caracterizada porque los materiales
en forma de plancha (26, 30) van fijados al panel de aislamiento al
vacío (23, 27) con adhesivos que impiden en muy gran medida la
conducción del calor.
6. Carcasa calorifugada según una de las
reivindicaciones 3 ó 4, caracterizada porque los materiales
en forma de plancha (26, 30) están dispuestos en el cuerpo de apoyo
(24) y van sellados dentro de la lámina de protección contra la
difusión (25).
7. Carcasa calorifugada según la reivindicación 1
ó 2, caracterizada porque los medios están realizados como
lámina que recubre el cuerpo de apoyo (24) al menos en sus
superficies orientadas hacia el material de aislamiento térmico
(19) y porque el cuerpo de apoyo (24) recubierto de la lámina va
sellado dentro de la lámina de protección contra la difusión
(25).
8. Carcasa calorifugada con por lo menos un panel
de aislamiento al vacío empotrado por todos los lados en el
interior de su material de aislamiento térmico, según una de las
reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque los materiales
en forma de plancha (26, 30) forman una especie de capota de
protección que va colocada encima del panel de aislamiento al vacío
(30) o del cuerpo de apoyo (24).
9. Carcasa calorifugada según una de las
reivindicaciones 3, 5, 6 u 8, caracterizada porque los
materiales no metálicos en forma de plancha (26, 30) están
formados por planchas reticuladas de cuerpos sólidos.
10. Carcasa calorifugada según una de las
reivindicaciones 3, 5, 6 u 8, caracterizada porque los
materiales no metálicos en forma de plancha (26, 30) están
formados por un material espumable que en estado espumado presenta
una estructura de poros cerrados.
11. Carcasa calorifugada según la reivindicación
1, caracterizada porque los paneles de aislamiento al vacío
(23, 27) están equipados con un recubrimiento de isocianato
congelado.
12. Carcasa calorifugada según la reivindicación
1, caracterizada porque la energía del sistema de fonones
de los paneles de aislamiento al vacío (23, 27), está reducida con
respecto a su valor a la temperatura ambiente.
13. Carcasa calorifugada según la reivindicación
1, caracterizada porque el panel de aislamiento al vacío
(23, 27) está rodeado por lo menos por una funda de protección, que
está separada al menos parcialmente y mediante cojines de aire con
respecto a la lámina de protección contra la difusión (25, 29) que
rodea el cuerpo de apoyo (24, 28).
14. Aparato frigorífico, tal como un frigorífico
y/o un congelador, caracterizado por una carcasa (10)
calorifugada según una de las reivindicaciones 1 a 13.
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