ES2585656T3 - Transmisor para controlar procesos industriales - Google Patents
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Abstract
Transmisor (100) para detectar una variable física relativa a un fluido de proceso de una planta industrial, dicho transmisor que comprende al menos un cuerpo principal hueco (1) para el alojamiento de un sensor (2), y un cuerpo de interfaz (10) para interfaz directa o indirecta con un fluido de proceso del cual se requiere detectar una variable 5 física, dicho cuerpo de interfaz estando conectado al cuerpo principal y teniendo una estructura integral formada de modo que tiene al menos un alojamiento interno (11) para recibir una membrana de separación (3) y al menos una brida de extremo (12) adecuada para ser acoplada operativamente, en una superficie externa (13) de la misma, a un contenedor de fluido, dicha superficie externa (13) estando posicionada a una distancia de dicho alojamiento interno y estando colocada en comunicación con la membrana de separación en dicho alojamiento interno mediante al menos un canal de conexión (14), que se extiende sustancialmente de forma rectilínea a lo largo del eje (101) de extensión longitudinal del transmisor 100, caracterizado por el hecho de que dicho transmisor comprende además: - un primer contenedor conformado (21) alojado dentro de dicho cuerpo principal y que descansa en una superficie de apoyo (22) definida en el cuerpo de interfaz, dicho primer contenedor circundante a dicho sensor (2) y definiendo alrededor una superficie de apoyo (23) sobre la que está situado un primer tablero (24) que comprende un primer circuito electrónico acoplado operativamente al sensor; - un segundo contenedor en forma de taza (25) posicionado al revés y descansando en un borde (6) definido dentro del cuerpo principal, dicho segundo contenedor delimitando un espacio interno para el alojamiento de al menos un segundo tablero (27) que comprende un segundo circuito electrónico y/o un bloque de terminales de conexión (28).
Description
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Transmisor para controlar procesos industriales
[0001] La presente invencion se refiere a un transmisor del tipo usado para controlar variables ffsicas en procesos industriales, con estructura y caracterfsticas mejoradas; mas especfficamente, la presente invencion se refiere a un transmisor con interfaz de proceso integrado.
[0002] Como es conocido, en los sistemas de control de proceso industrial, para detectar/medir una o mas variables ffsicas de un fluido de proceso, es decir, presion absoluta, relativa o diferencial, flujo, nivel y similar, transmisores especfficos que generalmente usan un sensor de presion son muy utilizados; de hecho, esto hace posible obtener facilmente de una o mas mediciones de presion relativas, diferenciales o absolutas, valores de medicion relativos tambien a otras variables ffsicas del fluido de proceso controlado que serfan mas diffcil de transducir directamente.
[0003] Segun una forma de realizacion comun, un transmisor de presion de tipo conocido actualmente comprende un cuerpo principal, o cuerpo del transductor, formado adecuadamente para alojar los componentes que efectuan la transduccion; en particular, este cuerpo principal incluye una camara de medicion que aloja un sensor de presion y circuitos electronicos primarios adecuados para el procesamiento de las senales que llegan del sensor de presion. Generalmente, un cuerpo de transmision se ensambla sobre el cuerpo principal; este se divide en dos compartimentos que alojan por separado otros componentes, tales como monitores para ver in situ las variables detectadas, circuitos electronicos secundarios para el procesamiento de las senales que llegan de los circuitos electronicos primarios y que luego se encargan de la comunicacion con otros transmisores o con unidades de control remoto, etc.
[0004] Para ejecutar las operaciones de deteccion y de medicion requeridas, el transmisor de presion se completa con otra parte que debe ser colocada en contacto con el fluido de proceso; para este proposito, un transmisor comun comprende una o mas bridas que se acoplan mecanicamente a las tuberfas del colector a traves de las cuales el fluido de proceso entra en contacto con el transductor.
Cada brida es tambien conectada, mediante un sistema de tornillos/pernos y juntas, al cuerpo principal del transmisor de presion de modo que la presion contenida allf dentro no se libera y las juntas relativas no filtran; en la proximidad a superficies de acoplamiento se proporcionan diafragmas adecuados o unidades separadoras que comprenden una membrana de separacion flexible especffica; esta membrana se situa para tener una pared externa expuesta al fluido de proceso y una pared interna acoplada hidraulicamente al sensor de presion.
[0005] En el estado de la tecnica actual, aunque realizan adecuadamente las funciones requeridas de las mismas, transmisores de presion de tipo conocido tienen algunos inconvenientes.
[0006] En particular, un inconveniente notable se halla en la estructura estructural actual que, tal y como se describe anteriormente, es relativamente complicada desde un punto de vista mecanico debido al numero de componentes del que esta formado; esto no solo influye en la produccion y los tiempos y costes de almacenamiento, sino tambien aquellos de ensamblaje e instalacion en el sitio operativo debido al numero relativamente alto de operaciones requeridas para ensamblar el transmisor.
[0007] Otro inconveniente decididamente importante considera la conexion mecanica de cada brida al cuerpo principal del transmisor; de hecho, la practica ha demostrado que si esta operacion, especialmente con respecto al agarre de los tornillos y pernos, no es realizada con gran uniformidad y exactitud, tensiones mecanicas pueden ocurrir en las membranas de separacion, comunmente conocidas como "efectos de interferencia".
Incluso si estas conexiones se realizan de una manera perfecta idealmente, tensiones mecanicas pueden todavfa ocurrir durante la vida util del transmisor debido a la influencia de condiciones de ambiente cambiantes, y en particular de variaciones en temperaturas y presiones, a las que el sistema de conexion es inevitablemente sometido.
[0008] La intensidad de estas tensiones mecanicas es generalmente diffcil de prever durante el diseno y determina normalmente imprecisiones y errores de medicion por el transmisor de presion, ya que variaciones en la presion pueden ocurrir entre la membrana de separacion y el sensor de presion.
Frecuentemente, el grado de estos errores de medicion no es en absoluto insignificante, debido al alto rendimiento generalmente requerido de un transmisor, especialmente en cuanto a exactitud y estabilidad a largo plazo.
Por lo tanto, al contener estos errores de medicion, tal y como se menciona, operaciones para ensamblar el transmisor son relativamente complicadas y laboriosas.
Ademas, cuando estos errores de medicion ocurren en un transmisor que ha sido ya instalado, es necesario frecuentemente recurrir a operaciones de mantenimiento especiales, que son particularmente costosas; por ejemplo, puede ser necesario reemplazar juntas que estan sujetas a filtraciones y a combarse a causa del envejecimiento.
[0009] Documentos de patente US6772641, US5668322, US6901803, WO95/08759 y WO03/002969 se refieren a ejemplos conocidos de transmisores de presion.
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[0010] El objeto principal de la presente invencion es producir un transmisor para detectar una variable ffsica relativa a un fluido de proceso de una planta industrial que permite superar los inconvenientes previamente mencionados, y en particular que tiene una estructura estructural simplificada respecto a transmisores conocidos.
[0011] Dentro de esta tarea, un objeto de la presente invencion es producir un transmisor para detectar una variable ffsica relativa a un fluido de proceso de una planta industrial que permita una reduccion significativa en imprecisiones y errores de medicion, en particular relativos a efectos de interferencia de las membranas de separacion elasticas.
[0012] El objeto principal de la presente invencion es producir un transmisor para detectar una variable ffsica relativa a un fluido de proceso de una planta industrial que requiere un numero pequeno de operaciones para ensamblaje e instalacion del mismo.
[0013] Otro objeto de la presente invencion es producir un transmisor para detectar una variable ffsica relativa a un fluido de proceso de una planta industrial que es altamente fiable, relativamente facil de producir y a costes competitivos.
[0014] Esta tarea, y estos y otros objetos que seran evidentes por el texto siguiente, se obtienen por un transmisor para detectar una variable ffsica relativa a un fluido de proceso de una planta industrial, seaun la siauiente reivindicacion 1.
[0015] Otras caracterfsticas y ventajas de la invencion seran mas evidentes por la descripcion de formas de realizacion preferidas, pero no exclusivas, del transmisor segun la invencion, ilustradas por medio de un ejemplo no limitativo en los dibujos anexos, donde:
La figura 1 es una vista en perspectiva parcialmente en seccion, que ilustra el transmisor segun la invencion;
La figura 2 es una vista en perspectiva despiezada del transmisor en la figura 1;
Las figuras 3 y 4 son vistas en perspectiva que ilustran el transmisor segun la invencion en dos configuraciones aplicativas posibles.
[0016] Con referencia a las figuras precedentes, el transmisor segun la presente invencion, indicado como un conjunto con el numero de referencia 100, comprende al menos un cuerpo principal hueco 1 para el alojamiento de un sensor 2, tfpicamente un sensor de presion, y un cuerpo 10 para interfaz directa o indirecta con un fluido de proceso del cual se requiere detectar una variable ffsica; el cuerpo de interfaz 10 se conecta al cuerpo principal 1 a lo largo de una superficie inferior del mismo, preferiblemente por soldadura para formar un unico cuerpo mecanico, es decir, ya no separable en componentes individuales (sin recurrir a operaciones sustancialmente destructivas), extendiendose sustancialmente cilfndricamente a lo largo de un eje longitudinal 101.
[0017] Ventajosamente, el cuerpo de interfaz 10 se produce segun una estructura integral, es decir, una pieza con una unica estructura y por lo tanto sin conexiones o juntas de cualquier tipo entre piezas inicialmente separadas.
[0018] En particular, como se ilustra en las figuras 1 y 2, el cuerpo de interfaz 10 tiene una estructura formada de modo que tiene al menos un alojamiento interno 11 para recibir una membrana de separacion 3; segun formas de realizacion muy conocidas, que consecuentemente no son descritas en detalle, la membrana de separacion 3 esta operativamente conectada al sensor 2 mediante un circuito hidraulico especffico 4, y se conecta a un cuerpo separador 5 tambien posicionado en el alojamiento interno 11, es decir por soldadura al borde superior del mismo.
[0019] La estructura integral del cuerpo de interfaz 10 tiene tambien al menos una brida de extremo 12 adecuada para ser acoplada operativamente, en una superficie externa 13 de la misma, a un contenedor de fluido que, como sera evidente por la descripcion de abajo, puede ser el fluido de proceso del cual se requiere detectar una variable ffsica, o un fluido diferente.
La superficie externa 13, que en la practica representa y forma la interfaz ffsica del transmisor con el proceso, se define a una cierta distancia del alojamiento interno 11 y esta colocada preferiblemente en comunicacion con el mediante un canal de conexion 14, preferiblemente extendiendose sustancialmente de forma rectilfnea a lo largo de la direccion de la extension longitudinal (en la practica a lo largo del eje 101) del transmisor 100.
[0020] Segun una forma de realizacion particularmente preferida del transmisor 100, y como se ilustra mejor en la figura 2, donde una parte de algunos de los componentes del transmisor ha sido parcialmente quitada para mayor claridad de la ilustracion, el cuerpo de interfaz 10 tiene una estructura integral formada para tener dos alojamientos internos 11 para recibir cada uno una membrana de separacion correspondiente 3 y dos bridas de extremo 12 cada una con una superficie externa 13 adecuada para ser operativamente acopladas a un contenedor de fluido correspondiente; ambas superficies de extremo 13 se posicionan a una distancia de los alojamientos internos respectivos 11 y se colocan en comunicacion con ellos mediante un canal de conexion correspondiente 14.
[0021] Preferiblemente, el cuerpo de interfaz 10 esta formado de modo que las dos bridas 12 tienen tambien cada una un conducto 15 que es posicionado transversal al canal de comunicacion correspondiente 14 y posiciona al ultimo en comunicacion con el exterior del cuerpo de interfaz; preferiblemente, los conductos 15 estan al menos
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parcialmente enroscados para conectar con valvulas de sangrado especfficas, indicadas por ejemplo en las figuras 3 y 4 por la referencia numerica 20.
[0022] Ademas, cada brida de extremo 12 comprende al menos un agujero de fijacion 16 sustancialmente alineado y en comunicacion con el canal de conexion respectivo 14 y la entrada del cual se define en la superficie externa correspondiente 13; los agujeros de fijacion 16 se adecuan para el acoplamiento con contenedores de fluido correspondientes.
En particular, cada agujero se puede conectar con un colector del fluido de proceso del cual se requiere detectar una variable, indicado en la figura 4 por numero de referencia 30, proporcionando asf una interfaz directa entre cuerpo 10 y proceso.
Alternativamente, como se representa esquematicamente en la figura 1, los agujeros 16 pueden ser acoplados cada uno a un capilar 31 conectado a un separador remoto 32, y dentro del cual un fluido adecuado es contenido, es decir un fluido incompresible, tal como un aceite de silicona del mismo tipo contenido en el circuito hidraulico 4.
En este caso, es el separador remoto 32 que esta directamente interconectado con el fluido de proceso del cual se requiere detectar una variable, y por lo tanto una interfaz operativa indirecta es establecida entre el cuerpo 10 y el fluido de proceso.
[0023] El cuerpo de interfaz 10 esta tambien conformado de modo que cada brida de extremo comprende al menos un agujero ciego 17 adecuado para permitir el acoplamiento con otro componente, tal como valvulas de cierre del fluido de proceso, ilustrado en la figura 3 por el numero de referencia 40, o un soporte de apoyo y de fijacion del transmisor, indicado en la figura 4 por el numero de referencia 50.
En particular, en la forma de realizacion en la figura 1, cada brida 12 comprende dos agujeros ciegos 17, la entrada de los cuales se define en la superficie de interfaz externa 13, con los dos agujeros 17 posicionados en lados opuestos entre si con respecto al canal de comunicacion correspondiente 14 y con ejes paralelos entre si y al canal de comunicacion 14.
Por otra parte, ademas de o en vez de los dos agujeros ciegos 17, cada brida de extremo 12 puede comprender un agujero ciego 18, la entrada del cual, como se ilustra esquematicamente en la figura 3, esta sobre la superficie lateral de la brida y que se situa con eje transversal con respecto al canal de comunicacion correspondiente 14 o con respecto al eje de extension 101 del transmisor.
Como se ilustra en la figura 4, los dos agujeros 18, cada uno posicionado en la brida correspondiente, se puede utilizar para el acoplamiento con el soporte de apoyo 50.
[0024] Preferiblemente, el transmisor 100 comprende un primer contenedor conformado 21, que es alojado dentro del cuerpo principal 10 y reposa en una superficie de apoyo 22 del mismo; en particular, el primer contenedor 21 (representado en la figura 2 parcialmente quitado para claridad ilustrativa), debido a su modelado, rodea al sensor 2 y define a su alrededor una superficie de apoyo adecuada 23; ventajosamente, un primer tablero 24 que comprende un primer circuito electronico, acoplado operativamente al sensor 2, se situa en dicha superficie de apoyo 23.
Este primer circuito en la practica forma la electronica primaria del transmisor, cuyo fin principal es condicionar la serial electrica que llega del sensor 2 transformandola, por ejemplo, en una serial digital con duracion temporal.
[0025] El transmisor 100 segun la invencion tambien comprende un segundo contenedor en forma de taza 25, que esta posicionado al reves y alojado al menos parcialmente dentro del cuerpo principal 1; en particular, el segundo contenedor 25 reposa en una parte elevada 6 definida dentro del cuerpo principal 1 y mira al primer contenedor 23 para delimitar un espacio interno para alojar al menos un segundo tablero 27.
Este segundo tablero 27 comprende un segundo circuito electronico que forma la electronica secundaria del transmisor y es principalmente para convertir la senal con duracion temporal que viene del sistema electronico primario en una senal de campo de salida.
Ademas, un bloque de terminales 28 para el cableado de alimentacion de la parte de procesamiento de la senal, para la conexion con una pantalla interna y, opcionalmente, con una pantalla externa, etc., puede ventajosamente ser proporcionado en el segundo tablero 27.
Alternativamente, dos tableros, sobre los que los circuitos electronicos secundarios y el bloque de terminales pueden ser apropiadamente distribuidos, se pueden alojar dentro del segundo contenedor 25.
[0026] Cableado adecuado, que se hace pasar por uno de los dos agujeros 19 proporcionados en el cuerpo principal 1, conecta operativamente el transmisor con el exterior.
[0027] Finalmente, el transmisor comprende una cubierta 7 atornillada al cuerpo principal 1 como se ilustra en las figuras 1 y 2; la cubierta tiene una pared lateral enroscada 8 que se acopla con la pared lateral del cuerpo principal 1, y una parte elevada 9 que se extiende transversalmente hacia el exterior de la pared lateral 8 y descansa a lo largo de un borde correspondiente del cuerpo principal 1.
La altura de las paredes laterales 8 pueden ser adecuadamente variada en caso de que sea necesario para montar otros componentes, como una pantalla.
Un sello 33 posicionado entre la cubierta 7 y el cuerpo 1 previene que suciedad y fluidos penetren en el transmisor.
[0028] En la practica se ha visto como el transmisor segun la invencion permite conseguir por completo tanto la tarea como los objetivos preestablecidos, proporcionando una serie de ventajas respecto a la tecnica anterior. De hecho,
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el transmisor 100 tiene una estructura extremadamente simple respecto a transmisores conocidos, ambos como conjunto y en al menos algunos de sus elementos estructurales, y ha mejorado rendimientos funcionales.
[0029] En particular, la presencia del cuerpo de interfaz 10 con estructura integral conformada especfficamente, hace posible eliminar un area de acoplamiento mecanico que es en cambio habitual en soluciones conocidas y, como ha sido visto, es la fuente de posibles imprecisiones e inconvenientes tecnicos; esto hace posible evitar recurrir a juntas, tornillos y pernos, y operaciones de agarre relativo que, tal y como se ha mencionado, forman un punto crftico y debil para todo el transmisor.
De esta manera es posible reducir el numero total de componentes requeridos, reducir operaciones de ensamblaje, aumentar la fiabilidad total y mejorar sustancialmente el rendimiento mecanico ya que, entre otras cosas, se obtiene un aumento de resistencia a la rotura con respecto a la presion interna.
Ademas, debido al modelado especial del cuerpo de interfaz 10, y a la posicion de varios accesos sobre el mismo, el transmisor se puede acoplar a diferentes componentes, soportes, valvulas, etc., y puede ser ensamblado sin distincion en una posicion horizontal (figura 3) o una posicion vertical (figura 4) sin tener que recurrir a modificaciones estructurales especfficas.
[0030] Estas ventajas son ademas subrayadas por la conexion del cuerpo principal 1 al cuerpo de interfaz 10 por soldadura, que hace posible obtener una unica estructura, mecanicamente estable, cuyas partes no son separables, con eliminacion de otra area de acoplamiento con medios mecanicos convencionales, tales como tornillos y pernos, tfpico de soluciones de la tecnica anterior.
[0031] Finalmente, pero ciertamente no de importancia secundaria, debido a la forma, posicion y acoplamiento recfproco de los diversos componentes internos, en particular los contenedores 21 y 25 y tableros relativos, el transmisor 100 como conjunto tiene una estructura extremadamente compacta donde los distintos componentes se apilan y hacen el mejor uso del espacio disponible.
Ademas, los componentes mas sensibles, tales como el sensor 2 y los circuitos electronicos proporcionados en los tableros, se posicionan en un ambiente adecuadamente encerrado y protegido.
[0032] El transmisor asf concebido es susceptible de modificaciones numerosas y variantes que vienen todas dentro del alcance del concepto inventivo.
Por ejemplo, el contenedor 21 (al igual que el contenedor 25) puede tener una forma diferente en tanto que sea compatible con las funciones que se requiere que ejecute, y se puede producir en una pieza o en dos piezas separadas, ambas hechas de metal o plastico o uno de metal y el otro de plastico.
La posicion de al menos algunos de los agujeros/canales proporcionados en el cuerpo de interfaz 10 podrfa ser modificada; por ejemplo, el agujero 18 y el conducto 15 podrfan extenderse paralelos entre si, etc..
[0033] Ademas, todas las partes se pueden sustituir con otros elementos tecnicamente equivalentes; en la practica, el tipo de materiales dentro del alcance de las aplicaciones previstas anteriormente descritas, y las dimensiones, puede ser cualquiera segun necesidades y el estado de la tecnica.
Claims (9)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. Transmisor (100) para detectar una variable ffsica relativa a un fluido de proceso de una planta industrial, dicho transmisor que comprende al menos un cuerpo principal hueco (1) para el alojamiento de un sensor (2), y un cuerpo de interfaz (10) para interfaz directa o indirecta con un fluido de proceso del cual se requiere detectar una variable ffsica, dicho cuerpo de interfaz estando conectado al cuerpo principal y teniendo una estructura integral formada de modo que tiene al menos un alojamiento interno (11) para recibir una membrana de separacion (3) y al menos una brida de extremo (12) adecuada para ser acoplada operativamente, en una superficie externa (13) de la misma, a un contenedor de fluido, dicha superficie externa (13) estando posicionada a una distancia de dicho alojamiento interno y estando colocada en comunicacion con la membrana de separacion en dicho alojamiento interno mediante al menos un canal de conexion (14), que se extiende sustancialmente de forma rectilfnea a lo largo del eje (101) de extension longitudinal del transmisor 100,caracterizado por el hecho de que dicho transmisor comprende ademas:- un primer contenedor conformado (21) alojado dentro de dicho cuerpo principal y que descansa en una superficie de apoyo (22) definida en el cuerpo de interfaz, dicho primer contenedor circundante a dicho sensor (2) y definiendo alrededor una superficie de apoyo (23) sobre la que esta situado un primer tablero (24) que comprende un primer circuito electronico acoplado operativamente al sensor;- un segundo contenedor en forma de taza (25) posicionado al reves y descansando en un borde (6) definido dentro del cuerpo principal, dicho segundo contenedor delimitando un espacio interno para el alojamiento de al menos un segundo tablero (27) que comprende un segundo circuito electronico y/o un bloque de terminales de conexion (28).
- 2. Transmisor, segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que dicho cuerpo de interfaz comprende dos alojamientos internos (11) para recibir cada uno una membrana de separacion (3) y dos bridas de extremo (12) cada una teniendo una superficie externa (13) adecuada para ser acoplada operativamente a un contenedor de fluido correspondiente, siendo posicionadas cada una de dichas superficies finales a una distancia de un alojamiento interno respectivo y en comunicacion con el mismo mediante un canal de conexion correspondiente (14).
- 3. Transmisor segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que dicho cuerpo principal (1) y dicho cuerpo de interfaz (10) estan soldados entre si.
- 4. Transmisor segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dicho cuerpo de interfaz tiene un par de conductos (15) cada uno de los cuales se situa transversal a un canal de conexion correspondiente (14) y pone en comunicacion a este con el exterior de dicho cuerpo de interfaz.
- 5. Transmisor segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que cada una de dichas bridas de extremo comprende al menos un agujero de fijacion (16) de un capilar (31) conectado a un separador remoto (32) interconectado con el fluido de proceso del cual se requiere detectar una variable, siendo definida la entrada de dicho agujero de fijacion en la superficie externa correspondiente (13) de la brida de extremo (12) y estando sustancialmente alineada y en comunicacion con el canal de conexion respectivo (14).
- 6. Transmisor segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que cada una de dichas bridas de extremo comprende al menos un agujero de fijacion de un colector del fluido de proceso del cual se requiere detectar una variable, siendo definida la entrada de dicho agujero en la superficie externa correspondiente de la brida de extremo y estando sustancialmente alineada y en comunicacion con el canal de conexion respectivo.
- 7. Transmisor segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que cada una de dichas bridas de extremo comprende al menos un agujero ciego (17) adecuado para permitir el acoplamiento con otro componente.
- 8. Transmisor segun la reivindicacion 7, caracterizado por el hecho de que cada una de dichas bridas de extremo comprende dos agujeros ciegos (17) la entrada de los cuales se define en dicha superficie externa (13), estando posicionados los dos agujeros mencionados en lados opuestos entre si con respecto al canal de comunicacion correspondiente (14) y con ejes sustancialmente paralelos entre si y a dicho canal.
- 9. Transmisor segun la reivindicacion 7, caracterizado por el hecho de que cada una de dichas bridas de extremo comprende un agujero ciego (18) que tiene una entrada en una superficie lateral de la brida y estando posicionado con eje transversal con respecto al canal de comunicacion correspondiente.
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