ES2324445A1 - Aparato y procedimiento para la deteccion de la biodegradacion de la madera. - Google Patents

Aparato y procedimiento para la deteccion de la biodegradacion de la madera. Download PDF

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Abstract

Aparato y procedimiento para la detección de la biodegradación de la madera. El aparato se caracteriza por comprender un sensor (2) dotado de un emisor de luz (3) y un detector de luz (4) que están conectados al módulo de control (1) que incluye medios de detección de pequeños insectos a partir de la detección de luz y genera una alarma. Comprende un sensor de temperatura y uno de humedad relativa para establecer la humedad de la madera a partir de estos parámetros y generar una alarma indicativa de que en la madera se dan condiciones para el asentamiento de agentes xilófagos cuando la humedad obtenida supera un umbral establecido. Evita la degradación de la madera al detectar precozmente los agentes xilófagos que pueden afectarla.

Description

Aparato y procedimiento para la detección de la biodegradación de la madera.
Objeto de la invención
La invención está prevista para efectuar la detección de la biodegradación de la madera mediante un procedimiento y un aparato que tienen por objeto detectar la presencia de insectos en la madera mediante un sensor basado en la emisión de luz y captación de la luz reflejada, ya que la luz reflejada varia cuando incide sobre un insecto.
Es otro objeto de la invención el detectar la presencia de agentes xilófagos mediante la obtención de la medida de la humedad de la madera a partir de la medida de la temperatura y humedad relativa.
También es objeto de la invención el generar una señal de aviso cuando se detecta la presencia de un insecto y cuando se detecta que la madera tiene una humedad que permite el ataque de agentes xilófagos.
La invención es aplicable en cualquier sector en el que se desee detectar la biodegradación de la madera, principalmente en el sector de la construcción en el que se utiliza tanto en elementos estructurales (vigas, correas, pares, parecillos, cerchas, pilares, etc) como en elementos no estructurales (premarcos, marcos, hojas de puerta, pavimentos de madera, ventanas, escaleras, etc).
Antecedentes de la invención
Por ser la madera un material de procedencia biológica, se encuentra expuesta al ataque de agentes xilófagos, lo que produce su biodegradación, y dado que la madera cada vez está más presente en las edificaciones, tanto en las zonas urbanas como en las rurales, cada vez se hace más necesario el control de su estado para permitir la detección precoz de su biodegradación de forma que se evite que más adelante haya que realizar costosos tratamientos químicos o sustituir la madera biodegradada.
La madera está expuesta a ataques de pequeños insectos como termitas, carcoma fina y carcoma gruesa, que se alimentan de la madera de manera que disminuyen su resistencia mecánica. Además la madera también está expuesta a ataques de hongos xilófagos como pueden ser hongos cromógenos, de pudrición blanca y de pudrición parda cuyas esporas pueden ser transportadas en las patas y mandíbulas de hormigas y cucarachas. Estos hongos se desarrollan con facilidad cuando la madera tiene una humedad mayor o igual al 20%. Las hormigas y cucarachas también llevan la humedad del suelo a la madera, de manera que dejan a ésta en condiciones propicias para el ataque de hongos xilófagos.
Actualmente existen dispositivos previstos para realizar la detección de termitas, como por ejemplo se describe en el documento ES 2176706 que se refiere a un sistema para monitorizar y controlar determinadas plagas como termitas así como otros factores bióticos y no bióticos, mediante un sistema que incluye diferentes dispositivos de recogida de datos que se envían a un procesador central para la detección de las plagas. La detección se realiza cuando la termita roe un conductor eléctrico.
Este sistema no prevé la detección de hongos xilófagos, aparte de que la detección no se realiza rápidamente, ya que lo primero que las termitas roen es la madera y no el cable, con lo que éste puede ser cortado cuando la madera ya se encuentre debilitada.
En este sentido también puede citarse el documento de Patente EP 0283142 en el que se describe un dispositivo que incluye un número de detectores distribuidos en un área bajo vigilancia y relacionados con un indicador que señala el estado de dicho detector, en el que tampoco se permite la detección de hongos xilófagos.
También es conocida la obtención de la humedad de la madera a partir de la temperatura y humedad relativa del aire, que se basa en el principio de que la madera en condiciones estables tiende al punto de equilibrio en humedad; principio que dice que si la madera se encuentra rodeada de aire, acaba adquiriendo su contenido en humedad estable que depende de la temperatura del aire y de su humedad relativa. Ese contenido en humedad se denominada humedad en equilibrio higroscópico (HEH) o humedad límite; en la HEH, la madera no gana ni pierde humedad.
Relaciones generales entre la temperatura del aire, humedad relativa del aire y la HEH se pueden encontrar en KOLLMAN, F.; COTE, W. A. (Principles of Wood Science and Technology Vol. I. Solid Wood. Spriger-Verlag, New York, 1968) y en SIMPSON W.T. (Equilibrium Moisture Content of Wood in Outdoor Locations in the United States and Worldwide, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, 1998). Estas relaciones pueden usarse para determinar la humedad de la madera en unas determinadas condiciones ambientales.
Esas relaciones se aplican a todas las especies de madera, sin tener en cuenta; tal y como se señala en SIAUA J.F. (1984). Transport processes in wood. Springer-Verlag, New York; que existe cierta dependencia entre la HEH y la especie de madera considerada.
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Además no existe ningún aparato que relacione la humedad de la madera con la propiedad de que en ella puedan existir agentes xilófagos.
Descripción de la invención
Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriormente indicados, la invención ha desarrollado un nuevo aparato y procedimiento para la detección de la biodegradación de la madera en el que el aparato, al igual que los previstos en el estado de la técnica está dotado de un módulo de control que está conectado a al menos un sensor de detección de insectos; y se caracteriza porque el sensor comprende un emisor de luz y un detector de luz que genera una señal eléctrica proporcional a la luz captada, y que está conectado al módulo de control, en el que se incluyen medios de detección de pequeños insectos a partir de la señal eléctrica generada por el detector de luz, e incluye medios de generación de una señal indicativa de cuando se produce dicha detección. Esta señal indicativa de detección es preferentemente una señal de alarma que se aplica a medios de señalización como pueden ser ópticos y/o acústicos. En la realización preferente de la invención se utiliza un zumbador para señalizar una alarma indicativa de la detección de la presencia de un insecto.
En la realización preferente de la invención el emisor de luz está constituido por un diodo led.
Los medios de detección de pequeños insectos del módulo de control detectan el valor máximo y mínimo de la señal eléctrica generada por el detector de luz, que según lo comentado anteriormente se corresponde con los valores de máximo y mínimo de la luz captada por el detector de luz, y calculan la diferencia entre ambos valores, para compararlo con un umbral previamente establecido en el módulo de control y generar la alarma cuando se supera dicho umbral mediante los correspondientes medios de generación de alarma.
Además el aparato de la invención comprende un sensor de temperatura y un sensor de humedad relativa del aire que están conectados al módulo de control, en el que se incluyen medios para establecer la humedad de la madera a partir de la temperatura y de la humedad relativa del aire medidas, para compararla con un umbral previamente almacenado en el módulo de control y comunicarlo a los medios de generación de una señal de alarma para que genere la correspondiente alarma cuando se supera dicho umbral. En este caso la alarma indica que en la madera se dan condiciones para el asentamiento de agentes xilófagos, al tener la madera una humedad suficiente para permitir el asentamiento de los mismos.
Los medios para establecer la humedad de la madera a partir de la temperatura y humedad relativa del aire, comprenden tablas de conversión para los diferentes tipos de maderas.
Estas tablas se basan en el principio de que la madera en condiciones estables tiende al punto de equilibrio higroscópico (HEH) el cual está relacionado con la temperatura y humedad relativa del aire. Estas tablas han sido ajustadas experimentalmente para cada uno de los tipos de madera.
De esta forma la invención permite emplear el aparato para cualquiera de las maderas existentes, preferentemente las usadas en construcción.
Los diferentes elementos descritos anteriormente se encuentran alojados en una carcasa que está dotada de al menos una abertura a través de la cual se permite el paso de insectos a su interior y que además incluye un alojamiento de un cebo para la atracción de los insectos.
En la realización preferente de la invención se prevé que la carcasa se inserte en un alojamiento practicado en la madera y que se obtura para evitar la entrada de aire, realizándose las anteriores detecciones en dicho alojamiento. Obviamente estas realizaciones pueden ser llevadas a cabo en huecos, grietas o fendas. En este punto cabe señalar que los medios para establecer la humedad de la madera, también se basan en el principio de que la madera en condiciones estables tiende al punto de equilibrio higroscópico (HEH), ya que si hay una pequeña cantidad de aire dentro de la madera y aislado del exterior, éste tiende a adquirir una humedad estable, directamente relacionada con la HEH de la madera que lo rodea, y que como ya fue comentado depende de la temperatura y humedad relativa del aire.
La invención prevé que en la carcasa pueda incluirse un plagicida de actuación lenta, que se impregna en el cebo, o bien en trozos de madera situados en el interior de la carcasa.
Además el módulo de control está dotado de medios para generar pulsos durante un primer período de tiempo previamente establecido, que se interrumpe durante un segundo período de tiempo también previamente establecido, y que se aplica en el emisor de luz para realizar la detección de los insectos tal y como fue descrito, repitiéndose el primer y segundo período de tiempos secuencialmente. De esta forma el módulo de control detecta los valores máximos y mínimos de la señal eléctrica y calcula su diferencia durante cada primer período de tiempo.
También cabe señalar que el módulo de control está dotado de medios de compensación de la temperatura y de ruido electrónico, que corrigen los valores obtenidos durante cada primer período de tiempo.
Por consiguiente el módulo de control detecta los máximos y mínimos cada vez que el emisor de luz empiece a emitir durante el primer período de tiempo y realiza la compensación de temperatura y del ruido electrónico durante dicho primer período de tiempo, de forma que el aparato no necesita sintonización inicial y es insensible al envejecimiento de la electrónica, a pequeñas acumulaciones de suciedad en el emisor de luz o en el detector, a la deriva térmica y al ruido electrónico. Además el sensor funciona adecuadamente incluso para los casos en los que el insecto se encuentre presente cuando se inicie el primer período de tiempo, cuando el insecto está presente cuando termina dicho primer período de tiempo o incluso cuando el insecto se desplaza lentamente. Todo ello se realiza únicamente ajustando el valor máximo y mínimo de intensidad durante cada primer período de tiempo.
El módulo de control corrige y almacena valores representativos de la señal eléctrica durante un primer período de tiempo y los compara con los del siguiente primer período de tiempo para determinar si existe diferencia entre ellos, en cuyo caso, genera una señal indicativa de que durante el tiempo transcurrido entre los dos primeros períodos de tiempo se ha producido un mal funcionamiento, como por ejemplo es el agotamiento de la batería de alimentación o la acumulación de residuos entre el emisor y el detector de luz.
En una realización de la invención se prevé que el módulo de control esté conectado a un dispositivo externo al que envía las alarmas comentadas y/o la señal indicativa de que se ha producido un mal funcionamiento (que también puede ser una alarma). Este dispositivo externo puede ser un ordenador o cualquier otro dispositivo de alarma. Para ello la conexión del módulo de control al dispositivo de alarma se realiza vía cable o vía inalámbrica.
Además la invención se refiere a un procedimiento que prevé, en un alojamiento practicado en la madera y cerrado para evitar el paso de aire, generar luz y captar la luz reflejada en el alojamiento, la cual varía en función de que en éste se de la presencia o no de insectos, y cuyo valor depende del color y perfil del insecto. A continuación se detectan los valores máximos y mínimos de la luz reflejada y se calcula la diferencia entre el valor máximo y mínimo para comparar el resultado con un umbral previamente establecido y se genera una señal indicativa de detección de presencia de insectos en el alojamiento cuando se supera el umbral establecido.
Además en el procedimiento se prevé medir la temperatura y humedad relativa dentro del alojamiento para a partir de estas mediciones obtener la humedad de la madera y compararla con un umbral previamente establecido, para generar una señal indicativa de que en la madera se dan las condiciones para el asentamiento de agentes xilófagos.
La señal indicativa de detección de presencia de insectos en el alojamiento y la señal indicativa de que en la madera se dan condiciones para el asentamiento de agentes xilófagos, es una señal de alarma que puede ser acústica, óptica o ambas.
Por consiguiente mediante la invención se permite realizar la detección precoz de la biodegradación de la
madera.
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.
Breve enunciado de las figuras
Figura 1.- Muestra un diagrama de bloques funcional del esquema electrónico incluido en el aparato de la invención.
Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva explosionada del aparato de la invención.
Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva del aparato de la figura anterior montado.
Descripción de la forma de realización preferida
A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas.
El aparato de la invención comprende un módulo de control 1 que está conectado a un sensor 2 constituido por un emisor de luz 3 y un detector de luz 4 que genera una tensión proporcional a la luz captada y la entrega al módulo de control para su procesado según será descrito con posterioridad.
Además el módulo de control 1 está conectado a un medidor de temperatura 5 y a un medidor de humedad relativa del aire 6 así como un zumbador 7 a través del cual se señalizan las diferentes alarmas que se producen, según será descrito.
Todos los elementos descritos se encuentran alojados en un carcasa 8 que incluye la correspondiente batería 9 de alimentación de la electrónica descrita anteriormente, y que incluye en su parte posterior una tapa 10 que permite el acceso al interior de la carcasa 8 para la sustitución de la batería 9.
Además la carcasa 8 comprende unas aberturas 14 a través de las cuales se permite el paso de los insectos a su interior.
La carcasa 8 junto con todos los elementos descritos se inserta en un alojamiento practicado en la madera, el cual se obtura mediante una chapa metálica que produce su cierre hermético de manera que se impide el paso del aire al interior del alojamiento.
El emisor de luz 3 está constituido por un diodo led que es alimentado a través del módulo de control 1 el cual comprende medios para generar pulsos durante un primer período de tiempo previamente establecido, que se interrumpen durante un segundo período de tiempo, igualmente preestablecido, repitiéndose ambos períodos de forma secuencial, que se aplican al emisor de luz 3, de forma que el diodo led emite pulsos de luz de unos 400 microsegundos, con el fin de no molestar a los insectos que puedan introducirse en la carcasa 8 a través de las aberturas 14.
El detector de luz 4 comprende un conversor de luz a tensión que capta la luz del led reflejada por las paredes interiores de la carcasa 8. El detector de luz 4 tiene una alta sensibilidad pues trabaja en la oscuridad y su ángulo de visión es de 120º que permite detectar insectos en una zona amplia del sensor 2.
De esta manera, el led emite pulsos durante los primeros períodos de tiempo, por ejemplo 15 minutos, y luego permanece inactivo durante el segundo período de tiempo, por ejemplo 1 hora. Durante el tiempo que el led emite, la luz reflejada es captada por el detector 4 de manera que el módulo de control 1 recibe la tensión proporcional a la luz captada. El módulo de control 1 comprende medios para realizar la detección de pequeños insectos a partir de la tensión proporcionada por el detector de luz 4 y medios para generar una señal de alarma que se aplica al zumbador 7. La detección se realiza de la forma que a continuación se describe.
Con cada primer período los medios de detección de pequeños insectos del módulo de control calculan el valor máximo y mínimo de las tensiones recibidas y calcula la diferencia entre el valor máximo y mínimo durante el primer período de tiempo y además realiza la compensación de temperatura y de ruido electrónico de los valores medidos.
Si la diferencia entre el máximo y mínimo sobrepasa un valor umbral previamente almacenado en el módulo de control 1, genera la alarma indicando que un insecto ha pasado por el sensor y reinicia el cálculo de mínimos y máximos.
El valor máximo y mínimo de la tensión varían en función del insecto. Si por ejemplo es un insecto blanco como una termita, habrá un máximo, pues refleja la luz del led. Si por el contrario el insecto es negro, como por ejemplo una hormiga, habrá un mínimo pues absorbe gran parte de la luz del led.
De esta manera mediante la invención se detecta la presencia de insectos que puedan afectar a la integración de la madera.
Para atraer los insectos al interior de la carcasa 8, la invención prevé un alojamiento 11 en el que se retiene un cebo 12, como puede ser un disco de celulosa, en el que además se puede impregnar un plagicida de actuación lenta, de manera que no mate instantáneamente a los insectos que lo ingieren y permita que éste se difunda por la colonia. Se puede ubicar una mayor cantidad de plagicida al alcance de las termitas y demás insectos, situando finos trozos de madera impregnados de plagicida en el interior de la carcasa, como por ejemplo puede ser sobre la placa del módulo de control 1.
Además, durante cada primer período de tiempo el módulo de control corrige y almacena valores representativos de la tensión eléctrica y los compara con los valores representativos tomados durante el siguiente primer período de tiempo, para determinar si durante el tiempo transcurrido entre dos primeros períodos de tiempo se ha producido un mal funcionamiento como puede ser el agotamiento de la batería 9 o la acumulación de residuos entre el emisor de luz 3 y el detector de luz 4. Estos residuos pueden ser los insectos que mueran dentro de la carcasa, restos de madera, etc.
Además el módulo de control cuenta con medios para establecer la humedad de la madera a partir de la temperatura y humedad relativa del aire medidas, medios que están constituidos por una tabla, que es obtenida de forma convencional, y comprobada experimentalmente, y se almacena en el módulo de control. Esta tabla depende del tipo de madera, por lo que existe una tabla para las diferentes maderas. Los valores obtenidos de la humedad de la madera se comparan con un umbral establecido en el módulo de control, de forma que si se supera éste se genera una alarma que se aplica al zumbador 7. En este caso el umbral de humedad establecido es del 20%, humedad que es suficiente para que los hongos xilófagos que, por ejemplo, pueden transportar las hormigas y cucarachas en sus patas y mandíbulas, puedan asentarse y expandirse en el interior de la madera. Las hormigas y cucarachas también pueden transportar humedad que pasan a la madera.
Por consiguiente mediante la invención se detecta precozmente la posible degradación de la madera, ya que por un lado se detecta la presencia de pequeños insectos como termitas y carcoma, y al mismo tiempo se detecta la presencia de insectos como hormigas y cucarachas que pueden transportar la humedad y esporas de hongos xilófagos los cuales se propagan en la madera cuando ésta tiene una cierta humedad, lo cual es previamente detectado por el aparato de la invención evitándose que la madera pueda sufrir daños.

Claims (18)

1. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, que comprende un módulo de control conectado a al menos un sensor de detección de insectos; caracterizado porque el sensor (2) comprende un emisor de luz (3) y un detector de luz (4) que genera una señal eléctrica proporcional a la luz captada y que está conectado al módulo de control (1), el cual incluye medios de detección de pequeños insectos a partir de la señal eléctrica generada por el detector de luz (4), y medios de generación de una señal indicativa de cuando se produce dicha detección.
2. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicación 1, caracterizado porque los medios de detección de pequeños insectos del módulo de control detectan el valor máximo y mínimo de la señal eléctrica generada por el detector de luz, correspondiente a los valores máximo y mínimo de la luz captada por el detector de luz (4), y calculan la diferencia entre ambos valores, para compararlo con un umbral previamente establecido en el módulo de control y generar la señal indicativa de presencia de insectos, cuando se supera dicho umbral.
3. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicación 2, caracterizado porque comprende un sensor de temperatura (5) y un sensor de humedad relativa del aire (6) que están conectados al módulo de control (1), el cual está dotado de medios para establecer la humedad de la madera a partir de la temperatura y humedad relativa del aire medidos, para compararla con un umbral previamente almacenado en el módulo de control (1) y generar una señal indicativa de que en la madera se dan condiciones para el asentamiento de agentes xilófagos, cuando se supera dicho umbral.
4. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal indicativa de detección de insectos y la señal indicativa de que en la madera se dan condiciones para el asentamiento de agentes xilófagos, es una señal de alarma.
5. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicación 3, caracterizado porque los medios para establecer la humedad de la madera a partir de la temperatura y humedad relativa del aire medidos, comprenden tablas de conversión para los diferentes tipos de madera.
6. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la señal eléctrica generada por el detector de luz es un valor de tensión.
7. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicación 4, caracterizado porque la alarma generada se señaliza mediante medios seleccionados entre acústicos, ópticos y combinación de los mismos.
8. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicación 7, caracterizado porque los medios acústicos comprenden un zumbador (7) conectado al módulo de control (1).
9. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una carcasa (8) dotada de al menos una abertura (14) a través de la cual se permite el paso de insectos a su interior, en cuyo interior al menos se aloja el sensor (2), medidor de temperatura (5), medidor de humedad (6), módulo de control (1) y zumbador (7).
10. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicación 9, caracterizado porque la carcasa comprende un alojamiento (11) de un cebo (12) de insectos.
11. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque comprende un plagicida de actuación lenta, que se impregna selectivamente en el cebo (12), en finos trozos de madera alojados en la carcasa (8) y combinación de los mismos.
12. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicación 2, caracterizado porque el módulo de control comprende medios para generar pulsos durante un primer período de tiempo que se interrumpe durante un segundo período de tiempo, ambos previamente establecidos, y que se aplican al emisor de luz (3) para detectar el valor máximo y mínimo de la señal eléctrica y calcular su diferencia durante cada primer período de tiempo; repitiéndose dichos primer y segundo períodos de tiempo secuencialmente.
13. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicación 11, caracterizado porque el módulo de control comprende medios de compensación de temperatura y de ruido electrónico que corrigen los valores obtenidos durante cada primer período de tiempo.
14. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicación 13, caracterizado porque el módulo de control corrige y almacena valores representativos de la señal eléctrica durante un primer período de tiempo y los compara con los del siguiente primer período de tiempo para determinar si existe diferencia entre ellos, en cuyo caso, genera una señal indicativa de que durante el tiempo transcurrido entre dos primeros períodos de tiempo se ha producido un mal funcionamiento, seleccionado entre agotamiento de la batería (9) de alimentación y acumulación de residuos entre el emisor de luz (3) y el detector de luz (4).
15. Aparato para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicaciones 7, 9 ó 14, caracterizado porque el módulo de control (1) está conectado, mediante una conexión seleccionada entre inalámbrica y una conexión vía cable, a un dispositivo externo a la carcasa (8), que está seleccionado entre un ordenador y un dispositivo de alarma, para el envío de la señal de alarma
16. Procedimiento para la detección de la biodegradación de la madera, que comprende, en un alojamiento practicado en la madera y cerrado para evitar el paso de aire, generar luz, captar la luz reflejada en el alojamiento, detectar los valores máximo y mínimo de la luz reflejada, calcular la diferencia entre el valor máximo y mínimo y comparar el resultado con un umbral previamente establecido para generar una señal indicativa de detección de presencia de insectos en el alojamiento cuando se supera el umbral establecido.
17. Procedimiento para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicación 16, caracterizado porque comprende medir la temperatura y humedad relativa dentro del alojamiento para a partir de estas mediciones obtener la humedad de la madera, y compararla con un umbral previamente establecido, para generar una señal indicativa de que en la madera se dan condiciones para el asentamiento de agentes xilófagos.
18. Procedimiento para la detección de la biodegradación de la madera, según reivindicación 16, caracterizado porque la señal indicativa de detección de presencia de insectos en el alojamiento y la señal indicativa de que en la madera se dan condiciones para el asentamiento de agentes xilófagos, es una señal de alarma seleccionada entre una señal acústica, óptica y combinación de ambas.
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