ES2265140T3 - Junta para columna de cromatografia. - Google Patents
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Abstract
Una placa movible para una columna de cromatografía, que comprende un distribuidor de flujo (2) y una placa de obturación (22), de tal forma que la placa de obturación (22) está montada encima de al menos la periferia o contorno exterior del distribuidor de flujo (2), la placa de obturación (22) está unida al distribuidor de flujo (2) por medio de uno o más pasadores (30), los uno o más pasadores (30) tienen unos medios de compresión (34) destinados a cargar perpendicular y positivamente la placa de obturación (22) en dirección al distribuidor de flujo (2), los medios de compresión (34) para la carga están fijados a los uno o más pasadores (30) y actúan sobre una superficie exterior de la placa de obturación (22), la placa de obturación (22) tiene un primer elemento de obturación (26), dispuesto en su porción más inferior (28), al menos en su contorno exterior, un espacio (38), formado entre la superficie inferior de la placa de obturación (22) y la superficie superior del distribuidor de flujo (2), una abertura (40), formada en la placa de obturación (22) para la introducción y la extracción selectivas de un medio presurizado en el / del espacio (38), de tal manera que el medio se selecciona de entre el grupo consistente en aire comprimido, gas comprimido, líquidos comprimidos, presión de derivación de la red de distribución de agua, y fluido hidráulico, y uno o más segundos elementos de obturación (36), formados entre la placa de obturación (22) y el distribuidor de flujo (2) con el fin de contener el medio presurizado dentro del espacio (38).
Description
Junta para columna de cromatografía.
La presente invención se refiere a un elemento
de cierre hermético u obturación para un distribuidor de flujo en
una columna cromatográfica. Más particularmente, se refiere a un
elemento de obturación de acoplamiento positivo que se libera con
presión hidráulica o neumática.
Las columnas de cromatografía están compuestas
generalmente por tres componentes básicos, un cuerpo de columna,
típicamente con la forma de un cilindro hueco; una placa de fondo,
que cierra herméticamente u obtura el fondo de la columna y que
incluye, típicamente, una abertura de salida desde el fondo de la
columna; y una placa superior. Al menos una de las placas es
susceptible de desplazarse dentro de la columna. Típicamente, es la
placa superior la que está diseñada para desplazarse dentro del
interior del cuerpo de la columna y formar un cierre hermético
contra las paredes interiores cuando se coloca en su lugar. Entre
las placas de fondo y superior, se ubica un medio que se emplea
para retirar los componentes deseados del seno de una corriente de
fluido. La placa superior es desplazada de manera que quede en
contacto con la parte superior del medio, y se utiliza con
frecuencia para comprimir ligeramente el medio con el fin de formar
un lecho fijo. El borde exterior de la placa superior contiene un
elemento de obturación que forma una obturación estanca al líquido
entre la placa superior y la pared interior del cuerpo, de tal modo
que no se escapa fluido alguno. Contiene también una abertura de
entrada al espacio existente entre las placas superior y de fondo.
Ambas placas tienen también una pantalla o placa de frita que se
encuentra en posición inmediata al medio con el fin de separar la
abertura de entrada y la abertura de salida con respecto al medio en
sí, y de actuar como un distribuidor de flujo para contribuir a
garantizar un flujo uniforme del fluido a través del lecho del
medio.
El elemento de obturación situado en la placa
móvil ha venido siendo de dos diseños. El primero es un elemento de
obturación inflable que, una vez que la placa está en la posición
deseada, se infla con aire comprimido de tal modo que se expanda el
elemento de obturación y forme una disposición estanca al líquido
entre la pared interior y la placa. Cuando se desea desplazar la
placa, la fuente de suministro neumática o hidráulica se retira y
el elemento de obturación se desinfla de tal manera que deja espacio
entre la pared interior y el elemento de obturación. Este espacio
vació es suficiente como para permitir que la placa se desplace sin
estorbos; véase, por ejemplo, el documento US 5.141.635 ó el
documento US 6.139.732.
Los problemas de dichos elementos de obturación
son numerosos. Si se interrumpe la fuente de suministro de aire o
hidráulica durante el uso de la columna, el elemento de obturación
se desinfla y el lecho se ve perturbado con pérdidas de fluido
alrededor del elemento de obturación deshinchado. No sólo se echa a
perder el lote (con la pérdida de producto), sino que la columna ha
de apartarse ahora y esterilizarse y empaquetarse de nuevo antes de
que pueda volver a ponerse en marcha.
De manera adicional, los elementos de obturación
que son de elastómero e inflables son, por su naturaleza,
semipermeables y tienden a ceder aire hacia el lecho a lo largo del
tiempo. Esto hace que se introduzca aire en un entorno que, de otro
modo, estaría cerrado, y reduce la eficacia de la columna al
bloquear ciertas áreas del lecho con respecto al flujo de fluido,
y/o secar el medio (convirtiéndolo en inactivo). Par los cierres
hidráulicos a presión existe la preocupación de que, en el caso de
rotura, el fluido hidráulico pueda ocasionar contaminación.
Por último, si la presión del aire o hidráulica
no se regula adecuadamente, el elemento de obturación puede
resultar hinchado en exceso, lo que hace que se desgarre o
explote.
La otra alternativa consiste en situar el
elemento de obturación por encima del distribuidor de flujo y
disponer una segunda porción de placa situada por encima del
elemento de obturación. El distribuidor de flujo y la segunda
porción de placa son capaces de moverse uno con respecto a la otra
por medio de una serie de barras roscadas. En la posición no
obturada, éstos se encuentran en una posición de mayor alejamiento
el uno de la otra. Una vez que el distribuidor de flujo se
encuentra en la posición deseada, las dos piezas se desplazan una
con respecto a la otra con el fin de comprimir el elemento de
obturación entre ellas, lo que hace que éste se expanda hacia fuera
y forme un cierre estanco al líquido con la pared interior.
Convencionalmente, esto se dispone desplazando la segunda pieza de
placa hacia el distribuidor de flujo; véanse, por ejemplo, los
documentos US 6.132.605 y EP 3476996 A2.
Los elementos de obturación de este tipo son
lentos de activar y desactivar. Además, pueden comprimirse en
exceso con facilidad, lo que provoca daños en el elemento de
obturación y en otros componentes de la columna. Lo que se desea es
un elemento de obturación que pueda tener una susceptibilidad de
ajuste ilimitada, de tal modo que no resulte comprimido en exceso y
pueda emplazarse de forma que sea posible ajustar dinámicamente el
elemento de obturación en una dirección longitudinal (o lo que es lo
mismo, desplazar la placa superior al tiempo que se conserva un
cierto grado de obturación). (Como puede requerirse para ciertas
operaciones de empaquetamiento o envasado).
Adicionalmente, en tanto en cuanto el
desplazamiento relativo entre los dos componentes es la fuerza para
crear el cierre hermético, se ha encontrado que el distribuidor de
flujo se desplaza a menudo alejándose del lecho, lo que crea un
espacio de separación que perturba las características de flujo de
la columna.
Una realización preferida consistiría en tener
un único punto de accionamiento del cierre hermético, lo que es más
conveniente y menos propenso a errores manuales que tener una
pluralidad de puntos de accionamiento equidistantes en torno a la
circunferencia o contorno, como se preconizaba en la técnica
existente. Sin embargo, cuando el diámetro de la columna excede de
20 cm, se hace cada vez más difícil concebir una accionamiento
manual de un único punto para el cierre hermético.
Lo que se necesita es un dispositivo de cierre
hermético u obturación que se active y desactive fácilmente y que
constituya una mejora con respecto a los elemento de obturación ya
existentes. La presente invención es justamente tal
dispositivo.
La presente invención se refiere a una placa
movible según se define en la reivindicación 1, destinada a
utilizarse en una columna cromatográfica, a una columna que
incorpora dicha placa, así como a un procedimiento para formar un
cierre hermético u obturación en dicha columna. La placa está
formada por un distribuidor de flujo unido a una o más barras de
desplazamiento que controlan el desplazamiento de la placa dentro de
una columna cromatográfica. La placa está formada de dos piezas, un
distribuidor de flujo y una placa de obturación. La placa de
obturación está montada en la parte superior del distribuidor de
flujo y tiene un elemento de obturación que termina, en esencia,
conjuntamente con el borde exterior del distribuidor de flujo. La
placa de obturación está fijada al distribuidor de flujo por uno o
más pasadores o pernos roscados. Los uno o más pasadores contienen
uno o más medios de compresión destinados a cargar la placa de
obturación contra el distribuidor de flujo. Se ha formado una
abertura en la placa de obturación para la introducción selectiva de
una fuente de energía presurizada, tal como aire comprimido, gas o
fluido hidráulico. Se han dispuesto uno o más elementos de
obturación entre la placa de obturación y el distribuidor con el fin
de mantener la fuente de energía presurizada entre ambos.
Durante el uso, los medios de compresión cargan
positiva y perpendicularmente la placa de obturación en dirección
al distribuidor de flujo, lo que hace que el elemento de obturación
sea comprimido entre la placa de obturación, el distribuidor y la
pared interior de la columna, creando una obturación o cierre
estanco al líquido. Cuando se desea desplazar la placa dentro de la
columna, tal como para empaquetar o desempaquetar el lecho de
cromatografía, se introduce una fuente de energía presurizada a
través de la abertura y dentro del espacio existente entre el
distribuidor y la placa de obturación, lo que hace que la placa se
desplace alejándose del distribuidor y se libere, con ello, la
compresión ejercida sobre el elemento de obturación y se permita a
la placa superior desplazarse libremente dentro de la columna.
En una realización de la presente invención, el
borde exterior del distribuidor de flujo está gradualmente
estrechado al igual que el elemento de obturación, de tal modo que
éstos interactúan entre sí.
En otra realización, el elemento de obturación
está fijado a la placa de obturación.
En una realización adicional, existe un depósito
flexible, tal como un elemento de obturación de vejiga contenida,
entre la placa de obturación y el distribuidor. El depósito está
fijado a la abertura con el fin de recibir y descargar
selectivamente la fuente de energía presurizada.
En una realización adicional, la fuente de
energía presurizada es aire comprimido, un gas comprimido, tal como
helio o nitrógeno, o bien un fluido hidráulico, tal como agua,
aceite o un compuesto oleoso de uso en los sistemas
hidráulicos.
En otra realización, los medios de compresión se
seleccionan de entre muelles o resortes, materiales de elastómero
sometidos a cargas, o bien gas a presión o pistones hidráulicos.
En los dibujos:
La Figura 1 muestra una primera realización de
la presente invención en una vista en corte transversal.
La Figura 2 muestra una vista ampliada o desde
más cerca de la primera realización de la presente invención, que
se muestra en la Figura 1, vista en corte transversal.
La Figura 3 ilustra una vista desde más cerca de
la primera realización de la presente invención, que se muestra en
la Figura 1 en una vista en corte transversal.
La Figura 4 muestra una segunda realización de
la presente invención en una vista en corte transversal.
La Figura 5 muestra una tercera realización de
la presente invención, en una vista en corte transversal, en la
posición no cerrada herméticamente.
La Figura 6 muestra la tercera realización de la
presente invención, en una vista en corte transversal, en la
posición herméticamente cerrada.
La Figura 1 muestra una primera realización de
una placa movible 1 de acuerdo con la presente invención. En esta
realización, la placa se describe de manera que constituye la placa
superior de una columna. Sin embargo, resulta igualmente útil como
la placa de fondo cuando se desea que la placa de fondo sea capaz de
desplazarse, o bien puede ser utilizada tanto como placa superior
como de fondo cuando se desea realizar una columna que tiene dos
placas movibles.
El distribuidor de flujo 2 está fijado a una o
más barras 4 de control de desplazamiento; en este ejemplo, una
única barra central, por medio de una placa de retención 6. Como se
muestra, uno o más pernos 8 se extienden a través de la placa de
retención 6 hasta el interior de la superficie superior del
distribuidor 2. La barra 4 está también bloqueada en la placa de
retención 6, en este caso por medio de una cubierta 10 que forma
parte de la placa de retención 6 y que atrapa un pie en
prolongación 12 de la barra 4. La barra 4 se muestra roscada en su
superficie exterior. Estos filetes de rosca 14 se hacen coincidir
con una rosca opuesta, tal como una tuerca que forma una porción de
la columna, fuera de la columna y por encima de ella (no mostrada).
La barra 4 se desplaza con respecto a esta tuerca fija del
dispositivo, de tal manera que la placa superior 1 puede
desplazarse dentro y fuera de la columna. Otros medios para fijar la
barra móvil a la placa 1 son bien conocidos y pueden utilizarse
también en la presente invención.
Como se muestra, el borde exterior 16 del
distribuidor de flujo 2 tiene una superficie superior en ángulo o
gradualmente estrechada 18 del distribuidor. El ángulo formado entre
la superficie superior 18 y la superficie de fondo 20 puede ser de
entre aproximadamente 15º y aproximadamente 80º, preferiblemente de
entre aproximadamente 22,5º y aproximadamente 75º, y, más
preferiblemente, de entre aproximadamente 30º y 75º. Si bien se
prefiere un borde en ángulo puesto que proporciona una fuerza
adicional al cierre hermético formado con la pared interior de la
columna (como se explicará más adelante), esto no es necesario.
Se ha dispuesto una placa de obturación 22 en
torno a la periferia o contorno exterior del distribuidor de flujo
2. Como se muestra en esta realización, esta placa 22 tiene la forma
de una "L" que tiene su superficie más larga adyacente a la
superficie superior del distribuidor de flujo 2, y su pata más corta
adyacente al lado 24 del distribuidor de flujo. Se contemplan otros
diseños que se pueden siempre y cuando permitan que se forme el
cierre hermético de la presente invención y se utilice según se
contempla por esta invención.
La placa 22 tiene un elemento de obturación 26
fijado a su porción exterior y más inferior 28. Como se muestra, se
prefiere que el elemento de obturación 26 se encuentre fijado
positivamente a la placa de tal modo que permanezca con la placa 22
durante su movimiento. En esta realización, éste se sujeta por medio
de un chavetero 27 existente en la placa 22, que se corresponde con
una chaveta dispuesta en el elemento de obturación 26. Pueden
también utilizarse otros medios para fijar el elemento de obturación
26 a la placa 22, los cuales incluyen adhesivos, una fijación
roscada (preferiblemente desde la parte superior del elemento de
obturación 26, a través de la placa 22), así como la formación del
elemento de obturación 26 en la placa 22, en su lugar
correspondiente. En otra realización, no es necesario que el
elemento de obturación 26 esté fijado a la placa 22.
La placa 22 está fijada al distribuidor de flujo
2 por uno o más pasadores 30. Como se muestra, estos pasadores 30
son pernos roscados en el interior de unos rebajes 32 formados en la
superficie superior del distribuidor de flujo 2. Es posible
utilizar también otros dispositivos, tales como un mango de palanca
acodada o manivela, dispuesto en una barra lisa. La placa 22 es
capaz de desplazarse a lo largo de los pasadores 30 con respecto al
distribuidor de flujo 2. Unos medios de compresión 34, dispuestos en
los pasadores 30, cargan positiva y perpendicularmente la placa 22
contra el distribuidor de flujo 2. Cuando se utiliza un pasador 30
tal como un perno, se puede disponer de una variabilidad ilimitada
a la hora de ajustar la magnitud de la fuerza de precarga impartida
por los medios de compresión 34. Ello también permite tener una
característica de seguridad, de tal manera que, en el caso de
pérdida de la energía presurizada (según se explica más adelante)
que se emplea para cargar la placa 22 en alejamiento del
distribuidor de flujo 2, aún se puede liberar el elemento de
obturación desenroscando los pernos, con lo que libera, de esta
forma, la carga perpendicular del elemento de obturación 26.
También como se muestra en esta realización, puede colocarse una
tapa 35 sobre los pasadores 30 y los medios de compresión 34 para
mantenerlos limpios.
También se muestran uno o más elementos de
obturación 36 situados entre la placa 22 y el distribuidor de flujo
2. Se ha formado un espacio 38 entre la placa 22 y el distribuidor
de flujo 2, en el área definida entre los elementos de obturación
36. Este espacio 38 tiene una abertura 40 que se comunica con una
fuente de energía presurizada 42. La energía presurizada 42 puede
suministrarse al espacio 38 y extraerse del mismo selectivamente,
según se desee. Como también se muestra en la Figura 1, existe un
tubo de flujo 44 que se extiende a través de la barra 4 hasta una
abertura de entrada 46 existente en la superficie de fondo 20 del
distribuidor de flujo 2. Una pantalla o placa de frita 48 se
extiende a través de la superficie de fondo 20 del distribuidor de
flujo 2, lo que permite al fluido procedente de la abertura de
entrada 46 esparcirse y pasar a continuación, a través de la
pantalla 48, al interior de la columna de cromatografía.
La Figura 2 muestra un corte transversal parcial
del distribuidor de flujo 2 situado en el interior de un cuerpo de
columna 52. Como se muestra, los medios de compresión 34 cargan
perpendicularmente la placa 22 contra el distribuidor de flujo 2.
El elemento de obturación 26 es comprimido contra el otro borde en
ángulo 18 del distribuidor de flujo 2 y la superficie interior del
cuerpo de columna 52, formando un cierre estanco al fluido.
Como se muestra en la Figura 3, la fuente de
energía presurizada 42 ha sido aplicada dentro del espacio 38,
superando la carga de los medios de compresión 34 y provocando que
la placa 22 se desplace en alejamiento del distribuidor de flujo 2.
Esto hace que el elemento de obturación 26 se desplace en
alejamiento del borde exterior 18 del distribuidor de flujo 2, con
lo que se libera el cierre estanco al fluido formado entre los dos
elementos 22 y la pared interior de la columna 52. En este estado,
el distribuidor de flujo 2 es ahora libre de desplazarse dentro o
fuera de la columna. La fuente presurizada permite al operario
ajustar el elemento de obturación desde precargado hasta
desacoplado con una capacidad de ajuste ilimitada.
El pasador 30, al estar fijado al distribuidor
de flujo 2, comprime el material y mantiene ese material bajo
compresión. Éste, a su vez, actúa sobre el distribuidor de flujo 2 y
la placa de obturación 22 para crear el cierre hermético deseado.
Los medios de compresión 34 de la Figura 1 se muestran de modo que
consisten en muelles o resortes de disco. Pueden utilizarse también
otros resortes, tales como resortes helicoidales, resortes de
arrollamiento y similares.
Alternativamente, es posible utilizar un
material que pueda ser comprimido y mantenido en ese estado, de tal
manera que aplique la compresión deseada para cargar la placa 22
contra el distribuidor de flujo 2. Tales materiales incluyen
cauchos y elastómeros tales como el neopreno, el caucho de butilo,
el EPDM, la silicona y el uretano, si bien no se limitan a ellos.
Pueden ser sólidos o estar formados como una espuma de celdas
cerradas. Alternativamente, puede tratarse de una bolsa compresible
de gas o líquido presurizado. Son, convencionalmente, de una altura
mayor que la que tienen cuando se montan con respecto al pasador 30,
y, típicamente, se monta una placa de compresión, tal como una
arandela de compresión, por encima de los medios de compresión con
el fin de permitir el movimiento del pasador para crear una fuerza
de compresión sobre los medios de compresión y, por tanto, sobre la
placa 22, con lo que se carga la placa 22 en dirección al
distribuidor de flujo 2. En otra realización alternativa, el
pasador 30 puede incorporar un mecanismo de pistón tal como un
pistón cargado de gas o de fluido hidráulico comprimido. Pueden
también utilizarse otros dispositivos y materiales que proporcionan
una compresión positiva.
La Figura 4 muestra una segunda realización de
la presente invención que es similar a la de la Figura 1 con la
excepción de que la carga elástica procedente de los pasadores 30 y
de los medios de compresión 34 no es soportada directamente por el
distribuidor de flujo 2, sino que, en lugar de ello, la carga es
transferida a la barra central 4 por una placa de retención 6.
Las Figuras 5 y 6 muestran otra realización de
la presente invención. Un depósito flexible 100, en este caso, una
vejiga, se encuentra contenida dentro del espacio 38 formado entre
la placa 22. No son necesarios elementos de obturación 36, ya que
el fluido presurizado está contenido dentro de la vejiga. Sin
embargo, por razones de seguridad, se conserva preferiblemente un
elemento de obturación 36 inferior para garantizar que, si se
produce una fuga, el movimiento de la fuga es limitado y se evita la
contaminación.
Claims (10)
1. Una placa movible para una columna de
cromatografía, que comprende un distribuidor de flujo (2) y una
placa de obturación (22),
de tal forma que la placa de obturación (22)
está montada encima de al menos la periferia o contorno exterior
del distribuidor de flujo (2),
la placa de obturación (22) está unida al
distribuidor de flujo (2) por medio de uno o más pasadores (30),
los uno o más pasadores (30) tienen unos medios
de compresión (34) destinados a cargar perpendicular y positivamente
la placa de obturación (22) en dirección al distribuidor de flujo
(2),
los medios de compresión (34) para la carga
están fijados a los uno o más pasadores (30) y actúan sobre una
superficie exterior de la placa de obturación
(22),
(22),
la placa de obturación (22) tiene un primer
elemento de obturación (26), dispuesto en su porción más inferior
(28), al menos en su contorno exterior,
un espacio (38), formado entre la superficie
inferior de la placa de obturación (22) y la superficie superior
del distribuidor de flujo (2),
una abertura (40), formada en la placa de
obturación (22) para la introducción y la extracción selectivas de
un medio presurizado en el / del espacio (38), de tal manera que el
medio se selecciona de entre el grupo consistente en aire
comprimido, gas comprimido, líquidos comprimidos, presión de
derivación de la red de distribución de agua, y fluido hidráulico,
y
uno o más segundos elementos de obturación (36),
formados entre la placa de obturación (22) y el distribuidor de
flujo (2) con el fin de contener el medio presurizado dentro del
espacio (38).
2. La placa movible de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende adicionalmente una vejiga (100),
contenida dentro del espacio (38) y fijada a la abertura (40) para
recibir el medio presurizado.
3. La placa movible de acuerdo con la
reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en la que los medios de
compresión (34) consisten en uno o más muelles o resortes.
4. La placa movible de acuerdo con la
reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en la que los medios de
compresión (34) consisten en un material que tiene un potencial de
energía física almacenada.
5. La placa movible de acuerdo con la
reivindicación 4, en la cual los medios de compresión (34) se
seleccionan de entre el grupo consistente en elastómeros y cauchos
comprimidos.
6. La placa movible de acuerdo con la
reivindicación 4, en la cual los medios de compresión se seleccionan
de entre el grupo consistente en sacos y pistones de gas.
7. La placa movible de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, de tal manera que la
placa movible es una placa superior y/o una placa de fondo.
8. Una columna de cromatografía que
comprende:
un cuerpo de columna (52), que tiene una parte
superior abierta y un fondo abierto, y un cierto volumen entre
ellos, de tal modo que dicho volumen está definido por una o más
paredes verticales que forman el cuerpo (52), que tiene una pared
interior y una pared exterior;
una primera placa fija o ajustable, que contiene
una abertura de salida, de tal modo que dicha primera placa se
dispone formando un cierre estanco al líquido con respecto al cuerpo
de columna (52), en uno de los extremos del mismo; y
una segunda placa, contenida dentro del volumen
del cuerpo de la columna y que se dispone formando un cierre
estanco al líquido con respecto al cuerpo de columna (52), en otro
extremo del mismo, de tal manera que dicha segunda placa es una
placa movible de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones
1 a 7, y de tal modo que existe/n una o más barras de
desplazamiento (4) fijada/s a la superficie superior del
distribuidor de flujo (2) y a la placa de obturación (22) de dicha
placa movible.
9. La columna de cromatografía de acuerdo
con la reivindicación 8, en la cual la placa movible es una placa
superior y/o una placa de fondo.
10. Un procedimiento para formar una
obturación o cierre estando al líquido en una placa movible de una
columna de cromatografía de acuerdo con la reivindicación 8 ó la
reivindicación 9, que comprende las etapas de:
aplicar un medio presurizado al espacio (38) de
la placa movible, de tal modo que se provoque que la placa de
obturación (22) se desplace en alejamiento del distribuidor de flujo
(2),
desplazar la placa movible hasta una posición
deseada dentro del cuerpo de la columna y extraer el medio
presurizado del espacio (38), con lo que se permite a los medios de
compresión (34) de la placa movible desplazar la placa de
obturación (22) contra el distribuidor de flujo (2), comprimiendo el
primer elemento de obturación (26) contra el distribuidor de flujo
(2) y la superficie interior de la pared interior del cuerpo de
columna que forma el cierre estanco al
líquido.
líquido.
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