BR112019022062B1 - Métodos para manter primeiro e segundo segmentos de um acoplamento em relação espaçada em um estado pré-montado e para conectar primeiro e segundo elementos de tubo um ao outro - Google Patents
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Abstract
Um acoplamento para juntar elementos de tubo tem segmentos que circundam um espaço central com vértices que engatam lóbulos de uma vedação para manter os segmentos em relação espaçada em um estado pré-montado. Enquanto o acoplamento está no estado pré-montado, os elementos de tubo podem ser inseridos no espaço central sem desmontar o acoplamento, e porções da vedação adjacente aos membros de afixação nos segmentos se assentam dentro de um canal definido pelos segmentos entre os vértices. Quando a vedação é comprimida entre os segmentos e os elementos de tubo para formar uma junta, a vedação se deforma de modo a retirar um perno central da vedação a partir do trajeto de fluxo definido dentro dos elementos de tubo.
Description
[001] Este pedido é baseado em e reivindica o benefício de prioridade para o pedido provisório US No. 62/514.229, depositado em 2 de junho de 2017, cujo pedido é aqui incorporado por referência.
[002] A invenção se refere a acoplamentos mecânicos e vedações para juntar elementos de tubo.
[003] Uma forma de acoplamento de tubo mecânico compreende segmentos afixados um ao outro de extremidade a extremidade que circundam um espaço central. Uma vedação, por exemplo, uma vedação de anel formada de um material elastomérico, é capturada entre os segmentos. Os segmentos são afixados extremidade a extremidade usando membros de afixação ajustáveis, por exemplo, abas posicionadas em cada extremidade de cada segmento que recebem prendedores que juntam as extremidades. Exemplos de tais acoplamentos são descritos na patente US No. 7.712.796. Os segmentos circundam e engatam as extremidades dos elementos de tubo para formar uma junta mecânica, e a vedação é comprimida entre os segmentos e os elementos de tubo para assegurar a estanqueidade do fluido.
[004] É vantajoso suportar os segmentos em relação espaçada suficiente para permitir que os elementos de tubo sejam inseridos dentro do espaço central definido pelos segmentos enquanto os segmentos são mantidos juntos pelos prendedores. Este “estado pré-montado” do acoplamento promove a rápida formação da junta, à medida que o acoplamento não precisa ser desmontado e remontado, quando se conectam os elementos de tubo. Os acoplamentos da técnica anterior suportam os segmentos no estado pré- montado sobre a circunferência externa da vedação de anel. Entretanto, existem oportunidades para se atingir um projeto de acoplamento mais compacto onde os segmentos ainda são suportados sobre a vedação em relação espaçada suficiente para permitir que os elementos de tubo sejam inseridos no espaço central.
[005] Um aspecto da invenção se refere a um acoplamento para juntar elementos de tubo em relação de extremidade a extremidade. Em uma modalidade exemplar, o acoplamento compreende primeiro e segundo segmentos afixados um ao outro de extremidade a extremidade e circundando um espaço central. Cada um dos segmentos tem um canal que se estende circunferencialmente em torno e se volta para o espaço central. Cada um dos canais é definido pelo primeiro e pelo segundo ressaltos localizados em lados opostos dos segmentos e uma superfície traseira que se estende entre os ressaltos. Cada ressalto compreende uma primeira superfície voltada para o espaço central e uma segunda superfície orientada em um ângulo com relação à primeira superfície. A primeira e a segunda superfícies do primeiro ressalto se encontram em um primeiro vértice, a primeira e a segunda superfícies do segundo ressalto se encontram em um segundo vértice. Uma vedação é posicionada dentro do espaço central. A vedação compreende um anel tendo primeiro e segundo lóbulos posicionados nos lados opostos do mesmo. O primeiro e o segundo elementos de afixação são posicionados em extremidades opostas de cada um dos segmentos que afixam os segmentos um ao outro. Os membros de afixação são ajustáveis de maneira apertada para puxar os segmentos um em direção ao outro. O contato entre o primeiro vértice e o primeiro lóbulo e o segundo vértice e o segundo lóbulo entre primeiro e segundo membros de afixação em cada segmento mantém primeiro e segundo segmentos em relação espaçada suficiente para permitir a inserção dos elementos do tubo no espaço central.
[006] Em um exemplo específico, primeiro e segundo lóbulos entram em contato com as segundas superfícies do primeiro e segundo ressaltos adjacentes ao primeiro e ao segundo membros de afixação, quando primeiro e segundo segmentos estão em relação espaçada.
[007] A título exemplar, a vedação compreende adicionalmente um perno central posicionado entre primeiro e segundo lóbulos. O perno central se projeta em direção ao espaço central. Quando a vedação é assentada dentro do canal de modo que pelo menos uma porção do primeiro lóbulo entre em contato com a segunda superfície do primeiro ressalto e pelo menos uma porção do segundo lóbulo entra em contato a segunda superfície do segundo ressalto, a vedação é deformada de modo que o perno central seja retraído em direção à superfície traseira.
[008] Uma modalidade exemplar pode compreender adicionalmente primeira e segunda projeções arqueadas arranjadas em lados opostos de cada um dos primeiros e segundo segmentos. As primeiras projeções se estendem a partir dos primeiros ressaltos no primeiro e segundo segmentos, as segundas projeções se estendem a partir dos segundos ressaltos do primeiro e segundo segmentos neste exemplo. Adicionalmente, a título exemplar, as primeiras projeções arqueadas podem ter um raio de curvatura maior do que as segundas projeções arqueadas.
[009] Um outro exemplo de acoplamento para juntar elementos de tubo em relação de extremidade a extremidade compreende primeiro e segundo segmentos afixados um ao outro de extremidade a extremidade e circundando um espaço central. Cada um dos segmentos tem um canal que se estende circunferencialmente em torno e se volta para o espaço central. Cada um dos canais é definido pelo primeiro e pelo segundo ressaltos localizados em lados opostos dos segmentos e uma superfície traseira que se estende entre os ressaltos. Cada ressalto compreende uma primeira superfície voltada para o espaço central e uma segunda superfície orientada em um ângulo com relação à primeira superfície. A primeira e a segunda superfícies do primeiro ressalto se encontram em um primeiro vértice, a primeira e a segunda superfícies do segundo ressalto se encontram em um segundo vértice. Uma vedação é posicionada dentro do espaço central. A vedação compreende um anel tendo primeiro e segundo lóbulos posicionados nos lados opostos dos mesmos e um perno central entre primeiro e segundo lóbulos. O perno central se projeta em direção ao espaço central. O primeiro e o segundo elementos de afixação são posicionados em extremidades opostas de cada um dos segmentos que afixam os segmentos um ao outro. Os membros de afixação são ajustáveis de maneira apertada para puxar os segmentos um em direção ao outro e assentar a vedação dentro do canal, deformando desse modo a vedação. Quando a vedação é assentada dentro do canal, pelo menos uma porção do primeiro e segundo lóbulos está em contato com as segundas superfícies do primeiro e segundo ressaltos, de modo que a vedação seja deformada. O perno central é retraído em direção à superfície traseira quando da deformação da vedação.
[0010] Além disso, por meio de exemplo, o contato entre o primeiro vértice e o primeiro lóbulo e o segundo vértice e o segundo lóbulo entre primeiro e segundo membros de afixação em cada segmento mantém primeiro e segundo segmentos em relação espaçada suficiente para permitir a inserção dos elementos de tubo no espaço central. Enquanto no estado pré-montado, primeiro e segundo lóbulos podem entrar em contato com as segundas superfícies do primeiro e segundo ressaltos adjacentes ao primeiro e ao segundo membros de afixação quando os segmentos estão em relação espaçada.
[0011] Em um outro exemplo, primeira e segunda projeções arqueadas podem ser arranjadas em lados opostos de cada um do primeiro e segundo segmentos. As primeiras projeções se estendem a partir dos primeiros ressaltos no primeiro e segundo segmentos, as segundas projeções se estendem a partir dos segundos ressaltos do primeiro e segundo segmentos. Também, a título exemplar, as primeiras projeções arqueadas podem ter um raio de curvatura maior do que as segundas projeções arqueadas.
[0012] A invenção também engloba, em combinação, um par de elementos de tubo e um acoplamento para juntar os elementos de tubo em relação de extremidade a extremidade. A título de exemplo, o acoplamento compreende primeiro e segundo segmentos afixados um ao outro de extremidade a extremidade e circundando um espaço central. Cada um dos segmentos tem um canal que se estende circunferencialmente em torno e se volta para o espaço central. Cada um dos canais é definido pelo primeiro e pelo segundo ressaltos localizados em lados opostos dos segmentos e uma superfície traseira que se estende entre os ressaltos. Cada ressalto compreende uma primeira superfície voltada para o espaço central e uma segunda superfície orientada em um ângulo com relação à primeira superfície. A primeira e a segunda superfícies do primeiro ressalto se encontram em um primeiro vértice, a primeira e a segunda superfícies do segundo ressalto se encontram em um segundo vértice. Uma vedação é posicionada dentro do espaço central. A vedação compreende um anel tendo primeiro e segundo lóbulos posicionados nos lados opostos do mesmo. O primeiro e o segundo elementos de afixação são posicionados em extremidades opostas de cada um dos segmentos que afixam os segmentos um ao outro. Os elementos de afixação são ajustáveis de maneira apertada para puxar os segmentos um em direção ao outro. O contato entre o primeiro vértice e o primeiro lóbulo e o segundo vértice e o segundo lóbulo entre primeiro e segundo membros de afixação em cada segmento mantém primeiro e segundo segmentos em relação espaçada suficiente para permitir a inserção dos elementos de tubo no espaço central.
[0013] Em uma modalidade exemplar, primeiro e segundo lóbulos entram em contato com as segundas superfícies do primeiro e do segundo ressaltos adjacentes ao primeiro e ao segundo membros de afixação, quando primeiro e segundo segmentos estão em relação espaçada.
[0014] A invenção também inclui, em combinação, um par de elementos de tubo e um acoplamento para juntar os elementos de tubo em relação de extremidade a extremidade. Em uma modalidade exemplar, o acoplamento compreende primeiro e segundo segmentos afixados um ao outro de extremidade a extremidade e circundando um espaço central. Cada um dos segmentos tem um canal que se estende circunferencialmente em torno e se volta para o espaço central. Cada um dos canais é definido pelo primeiro e pelo segundo ressaltos localizados em lados opostos dos segmentos e uma superfície traseira que se estende entre os ressaltos. Cada ressalto compreende uma primeira superfície voltada para o espaço central e uma segunda superfície orientada em um ângulo com relação à primeira superfície. A primeira e a segunda superfícies do primeiro ressalto se encontram em um primeiro vértice, a primeira e a segunda superfícies do segundo ressalto se encontram em um segundo vértice. Uma vedação é posicionada dentro do espaço central. A vedação compreende um anel tendo primeiro e segundo lóbulos posicionados nos lados opostos do mesmo e um perno central entre primeiro e segundo lóbulos. O perno central se projeta em direção ao espaço central. O primeiro e o segundo elementos de afixação são posicionados em extremidades opostas de cada um dos segmentos que afixam os segmentos um ao outro. Os membros de afixação são ajustáveis de maneira estaque para puxar os segmentos um em direção ao outro e assentar a vedação dentro do canal, deformando desse modo a vedação. Quando a vedação é assentada dentro do canal, pelo menos uma porção do primeiro e segundo lóbulos está em contato com as segundas superfícies do primeiro e segundo ressaltos, de modo que a vedação seja deformada, o perno central sendo retraído na direção da superfície traseira quando da deformação da vedação. A título exemplar, o contato entre o primeiro vértice e o primeiro lóbulo e o segundo vértice e o segundo lóbulo entre primeiro e segundo membros de afixação em cada segmento mantém primeiro e segundo segmentos em relação espaçada suficiente para permitir a inserção dos elementos de tubo no espaço central.
[0015] A invenção também engloba um método para conectar primeiro e segundo elementos de tubo entre si usando um acoplamento compreendendo primeiro e segundo segmentos afixados um ao outro de extremidade a extremidade circundando um espaço central. Uma vedação é posicionada entre os segmentos, a vedação compreendendo primeiro e segundo lóbulos em lados opostos e um perno central posicionado entre os lóbulos, o perno central se projetando em direção ao espaço central. Em uma modalidade exemplar, o método compreende: suportar os segmentos em relação espaçada sobre a vedação através do contato do primeiro e do segundo pontos no primeiro lóbulo com primeiros vértices dos primeiros ressaltos do primeiro e do segundo segmentos, primeiro e segundo pontos no primeiro lóbulo estando entre as extremidades do primeiro e do segundo segmentos, e através do contato do primeiro e do segundo pontos no segundo lóbulo com segundas vértices dos segundos ressaltos do primeiro e do segundo segmentos, primeiro e segundo pontos no segundo lóbulo estando entre as extremidades do primeiro e do segundo segmentos; inserir os elementos de tubo no espaço central, o perno central estando entre os elementos de tubo; puxar primeiro e segundo segmentos um em direção ao outro e assim deformar a vedação de modo que o perno central seja retraído em uma direção para longe do espaço central.
[0016] A Figura 1 é uma vista isométrica de um acoplamento exemplar de acordo com a invenção mostrado em um estado pré-montado; A Figura 2 é uma vista seccional tomada na linha 2-2 da Figura 1; A Figura 3 é uma vista seccional tomada na linha 3-3 da Figura 1; A Figura 4 é uma vista isométrica do acoplamento mostrado na Figura 1 recebendo elementos de tubo quando em seu estado pré-montado; A Figura 5 é uma vista seccional tomada na linha 5-5 da Figura 4; A Figura 6 é uma vista isométrica do acoplamento mostrado na Figura 1, que junta os elementos de tubo; A Figura 7 é uma vista seccional tomada na linha 7-7 da Figura 6; e A Figura 8 é uma vista seccional longitudinal de outra modalidade de um acoplamento de acordo com a invenção.
[0017] A Figura 1 mostra uma modalidade exemplar de um acoplamento 10 de acordo com a invenção. O acoplamento exemplar 10 compreende primeiro e segundo segmentos 12 e 14 afixados um ao outro de extremidade a extremidade e circundando um espaço central 16. Neste exemplo, a afixação dos segmentos 12 e 14 um ao outro é efetuada pelo primeiro e pelo segundo membros de afixação de maneira apertada 18 que compreendem abas 20, 22 posicionadas em extremidades opostas de cada segmento 12, 14. As abas 20, 22 recebem prendedores, tais como cavilhas 24 e porcas 26 que puxaram os segmentos 12 e 14 um em direção ao outro quando apertados. Uma vedação 28 é posicionada entre os segmentos 12 e 14. Conforme mostrado na Figura 2, a vedação 28 compreende um anel 30 tendo primeiro e segundo lóbulos 32 e 34 posicionados nos lados opostos do anel. Os lóbulos 32 e 34 se estendem circunferencialmente em torno do anel 30. Uma superfície de vedação que se estende circunferencialmente 36 é posicionada na extremidade de cada lóbulo 32, 34. As superfícies de vedação 36 se voltam para o espaço central 16 e engatam os elementos de tubo para efetuar uma junta estanque a fluido, conforme explicado abaixo. Um perno central 38 se estende a partir do anel 30 em direção ao espaço central 16. O perno central 38 se estende circunferencialmente em torno do anel 30 e atua como um batente de tubo para assegurar que os elementos de tubo sejam apropriadamente assentados dentro do acoplamento conforme descrito abaixo.
[0018] Conforme mostrado na Figura 2, cada segmento 12 e 14 (14 mostrado) compreende um canal 40 que se estende circunferencialmente em torno de cada segmento, os canais 40 voltados para o espaço central 16. Cada canal 40 é definido pelo primeiro e pelo segundo ressaltos 42 e 44 e uma superfície traseira 46. Os ressaltos 42 e 44 estão localizados em lados opostos dos segmentos 12 e 14 e a superfície traseira 46 se estende entre os ressaltos. O primeiro ressalto 42 compreende uma primeira superfície 48 que fica voltada para o espaço central 16, e uma segunda superfície 50 orientada em um ângulo com relação à primeira superfície 48. A primeira e a segunda superfícies 48, 50 se encontram em um primeiro vértice 52. O segundo ressalto 44 compreende uma primeira superfície 54 que se volta para o espaço central 16, e uma segunda superfície 56 orientada em um ângulo com relação à primeira superfície 54. A primeira e a segunda superfícies 54, 56 se encontram em um segundo vértice 58. Nesta modalidade exemplar, primeiro e segundo vértices 52, 58 são arredondados, mas outras formas são factíveis. Neste exemplo, acoplar os segmentos 12 e 14 também compreende projeções arqueadas 60 e 62 arranjas em lados opostos de cada segmento 12 e 14. As projeções arqueadas, também denominadas “chaves” se engatam em ranhuras circunferenciais nos elementos de tubo para prover acoplamento mecânico como descrito abaixo.
[0019] A Figura 1 mostra o acoplamento 10 no “estado pré-montado” em que os segmentos 12 e 14 são suportados sobre a vedação 28 em relação espaçada suficiente para permitir que os elementos de tubo sejam inseridos no espaço central 16 como descrito abaixo. Os prendedores (cavilhas 24, porcas 26) seguram os segmentos 12 e 14 contra a vedação 28 no estado pré- montado. Conforme mostrado na Figura 2, a separação dos segmentos 12 e 14 no estado pré-montado é mantida porque primeiro e segundo vértices 52 e 58, respectivamente, entram em contato com primeiro e segundo lóbulos 32 e 34 da vedação 28. O contato entre os vértices 52, 58 e os lóbulos 32, 34 se estendem circunferencialmente sobre uma porção substancial dos segmentos 12 e 14. Conforme mostrado na Figura 3, quando o acoplamento 10 está no estado pré-montado, porções da vedação 28 adjacentes aos membros de afixação 18 se assentam dentro do canal 40, como evidenciado pela deformação dos lóbulos 32 e 34 um em direção ao outro, à medida que o primeiro lóbulo 32 entra em contato com a primeira superfície 50 do primeiro ressalto 42 e o segundo lóbulo 34 entra em contato com a segunda superfície 56 do segundo ressalto 44.
[0020] As Figuras 4-7 ilustram o uso do acoplamento exemplar 10. Como mostrado na Figura 4, com o acoplamento 10 no estado pré-montados elementos de tubo 64 e 66 são inseridos no espaço central 16 definido pelos segmentos 12 e 14. A inserção é possível, pois os segmentos 12 e 14 são suportados em relação espaçada por contato entre os vértices 52 e 58 e os lóbulos 32 e 34, conforme mostrado na Figura 5. Os elementos de tubo são inseridos no espaço central 16 a medida que entram em contato com o perno central 38 da vedação 28, que atua como um batente de tubo. Quando as extremidades dos elementos de tubo 64 e 66 entram em contato com o perno central 38, cada projeção arqueada 60, 62 se alinha com uma respectiva ranhura circunferencial 68, 70 em cada elemento de tubo.
[0021] A seguir, conforme mostrado na Figura 6, os prendedores (cavilhas 24, porcas 26) são apertados e os segmentos 12 e 14 são puxados um em direção ao outro. Conforme mostrado na Figura 7, a vedação 28 é assim comprimida entre os segmentos 12 e 14 e os elementos de tubo 64, 66 e se deforma à medida que assenta dentro do canal 40 sobre a região entre os membros de afixação 18 (veja também a Figura 6). À medida que a vedação se deforma, as superfícies de vedação engatam de modo vedante os elementos de tubo e os lóbulos 32 e 34 se movem um em direção ao outro à medida que entram em contato com as segundas superfícies 50 e 56 do primeiro e do segundo ressaltos 42 e 44. Mover os lóbulos 32 e 34 um em direção ao outro à medida que a vedação 28 se assenta faz com que o perno central 38 se retraia em direção às superfícies traseiras 46 dos segmentos 12 e 14 (14 mostrado). A retração do perno central 38 remove o mesmo do trajeto de fluxo através dos elementos de tubo 64 e 66, reduzindo assim a turbulência e a consequente perda de carga. Conforme os segmentos 12 e 14 são adicionalmente puxados um em direção ao outro, as projeções arqueadas 60 e 62 engatam suas respectivas ranhuras circunferenciais 68 e 70 para efetuar uma conexão mecânica entre o acoplamento 10 e os elementos de tubo 64 e 66.
[0022] A Figura 8 mostra uma outra modalidade de um acoplamento de tubo 80 de acordo com a invenção. O acoplamento 80 difere das modalidades exemplar descritas acima, em que as primeiras projeções arqueadas em um lado dos segmentos 86 e 88 tem um raio de curvatura 90 maior que o raio de curvatura 92 das segundas projeções arqueadas 94 e 96 no lado oposto dos segmentos 86 e 88. O acoplamento 80 é um acoplamento de “transição” que permite que elementos de tubo de diâmetro mais largo 98 sejam conectados a elementos de tubo de menor diâmetro 100. A Figura 8 mostra os lóbulos 102 da vedação 102 deformados e formando uma vedação estanque a fluido entre os elementos de tubo 98 e 100 e o acoplamento 80. O perno central é mostrado retraída a partir do trajeto de escoamento de fluido de modo que não cause turbulência e perda de carga.
[0023] O uso de acoplamentos de tubo de acordo com a invenção, em que os segmentos são suportados em relação espaçada no estado pré-montado sobre os lóbulos da vedação, em oposição à circunferência externa da vedação, permite que um acoplamento pré-montado seja formado com forma oval da vedação anular minimizada, permite maior separação dos segmentos para um dado diâmetro de vedação do anel e retrai o perno central para fora do trajeto de escoamento de fluido para reduzir a perda de carga devido à turbulência.
Claims (2)
1. Método para manter primeiro e segundo segmentos (12, 14) de um acoplamento (10) em relação espaçada em um estado pré-montado para permitir que os elementos de tubo (64, 66) sejam inseridos em um espaço central (16) circundado pelos ditos segmentos (12, 14), quando os ditos segmentos (12, 14) são afixados em extremidade a extremidade, o dito método compreendendo: posicionar uma vedação (28) dentro do dito espaço central (16), a dita vedação (28) tendo primeiro e segundo lóbulos (32, 34) posicionados em lados opostos da mesma; fazer contato do dito primeiro lóbulo (32) com um vértice (52) de um primeiro ressalto (42) dos ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14) no primeiro e segundo pontos entre as extremidades dos ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14) e fazer contato do dito segundo lóbulo (34) com um vértice (58) de um segundo ressalto (44) em primeiro e segundo pontos entre as extremidades dos ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14); o método caracterizado pelo fato de que compreende: fazer contato do dito primeiro lóbulo (32) com uma superfície (50) do dito primeiro ressalto (42) dos ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14) em pontos próximos das ditas extremidades dos ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14) e fazer contato do dito segundo lóbulo (34) com uma superfície (56) do dito segundo ressalto (44) dos ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14) em pontos próximos das ditas extremidades dos ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14).
2. Método para conectar primeiro e segundo elementos de tubo (64, 66) um ao outro usando um acoplamento (10) compreendendo primeiro e do segundo segmentos (12, 14) afixados um ao outro de extremidade a extremidade que circundam um espaço central (16), uma vedação (28) sendo posicionada entre os ditos segmentos (12, 14), dita vedação (28) compreendendo primeiro e do segundo lóbulos (32, 34) em lados opostos da mesma e um perno central (38) posicionado entre os ditos lóbulos (32, 34), o dito perno central (38) projetando-se em direção ao dito espaço central (16), o dito método caracterizado pelo fato de que compreende: suportar os ditos segmentos (12, 14) em relação espaçada sobre dita vedação (28) por meio do contato do primeiro e do segundo pontos no dito primeiro lóbulo com primeiros vértices de primeiros ressaltos dos ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14), os ditos primeiro e segundo pontos no dito primeiro lóbulo (32) estando entre as extremidades dos ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14), e pelo contato do primeiro e do segundo pontos no dito segundo lóbulo (34) com segundos vértices (58) dos segundos ressaltos (44) dos ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14), os ditos primeiro e segundo pontos sobre o dito segundo lóbulo (34) estando entre as extremidades dos ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14); inserir os ditos elementos de tubo (64, 66) no dito espaço central (16), o dito perno central (38) estando entre os ditos elementos de tubo (64, 66); puxar os ditos primeiro e segundo segmentos (12, 14) um em direção ao outro e assim deformar a dita vedação (28) de modo que o dito perno central (38) é retraído em uma direção afastada do dito espaço central (16).
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