ES2911112B2 - Equipo de recolección en continúo de árboles - Google Patents

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Description

DESCRIPCIÓN
Equipo de recolección en continuo de árboles
Sector de la técnica
El campo de aplicación de este equipo y su sistema de vibrado se encuadra dentro de la fabricación de equipos recolectores de frutos.
El objeto de la invención es la de describir un nuevo equipo recolector con un sistema de vibrado y recogida de fruto en continuo, de tal forma, que pueda realizar su función sin necesidad de detenerse en cada árbol y a su vez, realizar esta recolección a grandes velocidades consiguiendo rendimientos nunca vistos hasta ahora.
El equipo recolector ha sido concebido para trabajar de forma continua y está conformado por un doble chasis en formal de túnel que abarca y alberga la totalidad del árbol en su interior, es decir, este equipo puede "pasar por encima” de los árboles. Se trata de una máquina autopropulsada, compuesta de dos pórticos separados y unidos entre si mediante elementos estructurales, conformando un túnel que circula albergando los árboles en su interior. Dispone de un sensor para detectar la presencia del árbol a vibrar y mediante un novedoso sistema de vibrado en continuo, derriba el fruto del árbol. Una vez que el fruto es derribado, este es conducido mediante un sistema de pendientes a una cinta transportadora, la cual conduce el fruto hasta un depósito acumulador. Debido al pequeño tamaño del sistema de vibrado, en relación con el volumen total del equipo de recolección, se puede permitir la instalación en el mismo de los elementos anteriormente citados, como son el sistema de pendientes, cintas transportadoras y depósito acumulador. En cada una de las esquinas del equipo recolector se encuentra una rueda motriz, ajustable en altura y con capacidad de orientación. La cabina del conductor permite el desplazamiento a derecha e izquierda para conseguir medidas más reducidas en los desplazamientos de la máquina. Los depósitos que albergan el fruto pueden abatirse hacia el interior de la máquina recolectora, al igual y por el mismo motivo que la cabina, es decir, para intentar contener la anchura de la máquina en los desplazamientos.
El nuevo sistema de vibrado desarrollado, está compuesto de dos cadenas, una cada lado de la máquina, que montan a su vez tacos de goma, con el objeto de agarrarse firmemente al árbol a vibrar sin dañarlo. La citada cadena está compuesta por rodillos cilíndricos que giran alrededor de unas guías y por unos "eslabones” que a su vez alojan los tacos de goma. Ambas cadenas se mueven por las guías sincronizadas con el desplazamiento del equipo recolector. Cuando un árbol se aproxima, este es detectado, y las dos cadenas "abrazan” al árbol, momento en el cual comienza la vibración y el fruto es desprendido.
Gracias al sincronismo entre el movimiento de la cadena vibradora y el equipo recolector, el árbol es agarrado y vibrado sin detenerse el equipo.
Antecedentes de la invención
Existen numerosas publicaciones que describen equipos de recolección, particularmente pueden destacarse las siguientes:
• ES1265465U
• ES2630833A1
• ES1047154U
• ES2652322A1
• ES2567528A1
• ES2293777A1
• ES2399807T3
• US3473310A
• US5074107A
En ninguno de estos documentos se ha encontrado referencias a un equipo recolector autopropulsado basado en una superestructura capaz de albergar un árbol en su interior y que posea un sistema de vibrado continúo basado en cadenas de vibración móviles sincronizadas con el movimiento de traslación de la maquina recolectora.
Explicación de la invención
El nuevo equipo recolector está fabricado a base de dos pórticos con forma de túnel con las dimensiones necesarias para albergar completamente el árbol a recolectaren su interior. Cada una de las dos bases o pilares de los dos pórticos constituye una de las "cuatro esquinas” de la máquina. Debido a su alta rigidez, estos pilares sirven de apoyo y a la vez de guía para el sistema motriz del equipo recolector. Este sistema motriz está conformado por una rueda motriz accionada por un motor-reductor hidráulico. Tiene la capacidad de deslizarse a través del pilar con el objeto de regular la altura del equipo recolector y adaptarse a las plantaciones, movimiento que es realizado con la ayuda de cilindros hidráulicos. Las cuatro ruedas motrices también son orientables con el objeto de reducir al máximo el radio de giro de la máquina. Los dos pórticos están unidos entre sí mediante elementos tubulares conformando una superestructura de gran rigidez. En la parte inferior de la superestructura se ubica el motor de combustión, depósitos de gasoil y aceite y todo el sistema hidráulico y eléctrico del equipo recolector. Cubriendo el motor de combustión y el sistema hidráulico, se ubica el sistema de pendientes de la máquina. Estas pendientes tienen la misión de conducir el fruto derribado hacia las dos cintas transportadoras, una a cada lado, ubicadas en la parte interior la máquina. Por tanto, las cintas transportadoras se ubican en el interior de la parte inferior de la superestructura. Las cintas transportadoras conducen los frutos hacia la parte trasera de la máquina, donde se ubica los depósitos que albergan el fruto. Los depósitos son abatibles, en condiciones de trabajo estos "salen” por los laterales de la superestructura y cuando la maquina se desplaza se "recogen” en el interior de la superestructura. Los frutos se elevan desde la cinta transportadora hasta el depósito con la ayuda de otra cinta transportadora.
De igual forma que los depósitos se abaten, la cabina del conductor permite el desplazamiento a derecha e izquierda, con el objeto que durante el trabajo la cabina quede fuera del túnel conformado por la superestructura, quedando el espacio libre para que el equipo pueda pasar por encima de los árboles. Durante el desplazamiento del equipo, la cabina se recoge hacia el interior, disminuyendo así la anchura final del equipo.
El sistema de vibrado también está compuesto de un pórtico que alberga el árbol a vibrar, aunque esta vez no tiene forma de túnel si no de "Q”. La parte superior del pórtico que compone el sistema de vibrado se une al chasis o superestructura del equipo recolector, de tal forma que queda colgado sólo del centro mediante elementos elásticos, con el objeto de que la vibración que se trasmita al árbol no se transmita a su vez al equipo recolector. Por otro lado, al estar solamente colgado del centro, permite que todo el pórtico con forma de "Q”, pueda oscilar a un lado u otro y pueda adaptarse libremente al tronco del árbol a vibrar sin dañarlo. Este grado de libertad que dispone al poder oscilar o pendular ha sido concebido para que todo el sistema de vibración pueda desplazarse de forma transversal y poder amarrar árboles que no se encuentren completamente verticales sin dañarlos.
En la parte inferior del pórtico con forma de “Q” que conforma el sistema de vibración están ubicadas las cadenas de vibración. Estas cadenas están compuestas por rodillos cilindricos que se desplazan a través de unas guías y por unos “eslabones” que incorporan en su parte externa unos tacos de goma. Las cadenas de vibración van alojadas en unos soportes que albergan las guías de las cadenas, el piñón que mueve cada una de las cadenas, el motor hidráulico que mueve el piñón de las cadenas, el elemento tensor de las cadenas y el motor hidráulico con sus masas excéntricas causantes de la vibración. Los citados soportes van unidos mediante tornillos a la parte inferior de los brazos del pórtico en “Q” del sistema de vibración. Entre la parte superior del pórtico y los perfiles laterales se encuentran sendos cilindros hidráulicos, cuya misión es la de “cerrar” el pórtico en “Q” y lograr que las cadenas puedan ceñirse y abrazar al árbol a vibrar. De esta forma se crea una especie de pinza, capaz de rodear al árbol a vibrar.
En condiciones de trabajo, el movimiento de las cadenas siempre está sincronizado con el movimiento del equipo. Para tal fin se dispone de un sistema mecánico-hidráulico capaz de medir el movimiento y velocidad de desplazamiento del equipo y suministrar el caudal hidráulico necesario para accionar el motor hidráulico de las cadenas de vibración a la misma velocidad. Al igual que se ha utilizado un sistema mecánico-hidráulico para medir el movimiento del equipo, puede utilizarse dispositivos electrónicos de medida de velocidad (radar, láser, ...) y crear un lazo de control que suministre el caudal hidráulico necesario mediante una bomba de caudal variable.
El equipo recolector también dispone de un sensor, en este caso de palpador mecánico, que detecta la presencia del árbol a vibrar y manda la señal para que las cadenas en movimiento, abracen al árbol. La fuerza con la que se abraza al árbol, puede ser regulada ajustando la presión máxima de apriete de los cilindros hidráulicos que cierran el pórtico.
Una vez que el árbol es abrazado, el sistema comienza a vibrar. El tiempo de vibración está marcado por el usuario, aunque está limitado por la velocidad de desplazamiento y la longitud de las cadenas de vibración. Durante la vibración, las cadenas siguen moviéndose a la misma velocidad que el equipo recolector, sincronismo que posibilita que el firme amarre entre las cadenas y el árbol permanezca estacionario. Finalizada la vibración, las cadenas se separan y siguen igualmente moviéndose sincronizadas con el movimiento del equipo recolector hasta la llegada del siguiente árbol y comienzo del siguiente ciclo. Cuando se detecta el árbol y las cadenas se aterran a él, este apriete se produce en la parte inicial de las cadenas y cuando acaba la vibración y se termina el ciclo, el tronco del árbol estará situado en la parte final de las cadenas. De esta forma se optimizará el mayor tiempo de vibración posible. Las guías sobre las que circula la cadena, en su parte interior, que es donde puede amarrarse al árbol, son completamente rectas, lo que impide fluctuaciones en la presión de amarre que podrían causar daños en las cortezas de los árboles.
En nuestro caso se ha usado un palpador mecánico como sensor, aunque puede igualmente utilizarse otro tipo de sensores, como ópticos, ... En todo caso, el sensor es capaz de distinguir la presencia de un árbol o un poste metálico usado en plantaciones superintensivas, con el fin de no iniciar el ciclo de vibración cuando se detecte un poste metálico.
La longitud de las cadenas de vibración podrá depender del sistema de plantación. Un sistema de plantación superintensivo deberá disponer de cadenas más cortas y un sistema de plantación intensivo con marcos más anchos podrá disponer de cadenas más largas. Cuanto más larga sea la cadena, mayor será la velocidad máxima a la que podrá moverse el equipo de recolección, ya que se podrá asegurar un mayor contacto de éstas con el árbol y por tanto un mayor tiempo de vibración.
Breve descripción de los dibujos
Para comprender mejor las ventajas y peculiaridades de la invención, se acompaña una serie de figuras que ilustran la forma de realización preferente de la misma. Estas figuras sólo se anexan a forma de ejemplo y no tienen carácter limitante.
La figura 1 representa de forma esquemática el equipo recolector en configuración de trabajo visto desde su parte frontal.
La figura 2 representa de forma esquemática el equipo recolector en configuración de trabajo visto desde su parte lateral.
La figura 3 representa de forma esquemática el equipo recolector en configuración de transporte visto desde su parte frontal.
La figura 4 representa de forma esquemática el sistema de vibrado continúo visto desde su parte frontal y su parte lateral.
La figura 5 representa de forma esquemática el núcleo del sistema de vibrado continúo visto desde su parte superior, compuesto del soporte donde se ubican las cadenas, los motores hidráulicos de vibración y desplazamiento de las cadenas, las guías, las propias cadenas, el tensor y el piñón de accionamiento.
La figura 6 representa de forma esquemática el núcleo del sistema de vibrado continúo visto desde su parte lateral y frontal.
La figura 7 representa de forma esquemática el piñón de accionamiento de la cadena de vibración y uno de los eslabones.
Realización preferente de la invención
A continuación, se describirá con un mayor detalle la realización preferente del objeto de la invención.
Como se ha indicado anteriormente, el equipo consta de un chasis o superestructura formada básicamente por dos pórticos (1, 2) en forma de túnel, uno en la parte delantera y otro en la parte trasera. Estos dos pórticos están unidos entre sí en cada una de sus cuatro esquinas por cuatro elementos tubulares (3). En la parte inferior e interior de estos pórticos se encuentra instalados dos bastidores (4), paralelos al suelo, que son los que soportan y ubican las instalaciones y servicios del equipo recolector (motor de combustión, instalación hidráulica, eléctrica, ...). En la parte superior y central de los dos pórticos, también se instala un tubo central (5) con el fin de unirlos. Este elemento tubular sostiene en su parte central el novedoso sistema de vibrado (6) de árboles.
En cada uno de los cuatro pilares, que conforman las esquinas de la estructura, se encuentran ubicados los cuatro sistemas motrices (7) del equipo recolector. Estos cuatro sistemas son similares, independientemente de que vayan ubicados en la parte delantera o trasera del equipo. Todos van provistos de ruedas de la misma dimensión y se equipan con moto-reductor hidráulico para el accionamiento de las mismas. De igual forma, las cuatro ruedas pueden girar en ambos sentidos. Estos sistemas motrices, como se indicó anteriormente, tienen la capacidad de deslizarse a través del pilar con el objeto de regular la altura del equipo recolector. Durante los desplazamientos, el equipo recolector deberá ir lo más separado posible del suelo, con el objeto de sortear los baches e irregularidades del terreno, sin embargo, durante el trabajo, debe ir lo más pegado al suelo posible, con el objeto de que las cadenas de vibración (8) puedan ceñirse al árbol en su parte más baja e impedir que tanto el sistema de vibración como el equipo recolector dañen las ramas del árbol. La regulación de la altura de la superestructura del equipo se realiza con la ayuda de cilindros hidráulicos (9). Las cuatro ruedas motrices pueden moverse en ambos sentidos, pero siempre paralelas dos a dos, es decir, las dos de delante siempre van paralelas e igualmente las dos ubicadas en la parte de atrás. Orientando en sentidos opuestos las ruedas de delante y las de detrás se obtendrá un radio de giro muy reducido.
El motor de combustión utiliza como combustible gasoil y mueve todas las bombas del sistema hidráulico. Este sistema hidráulico actúa en los siguientes principales elementos:
• Movimiento de traslación del equipo, enviando fluido hidráulico al motorreductor ubicado en las ruedas motrices
• Giro de las ruedas, actuando en los cilindros hidráulicos de orientación de las mismas • Regulación de la altura de la superestructura, actuando sobre los cilindros hidráulicos ubicados en los cuatro pilares
• Abatimiento de depósitos (10), actuando sobre los cilindros hidráulicos de los depósitos • Movimiento del husillo de depósitos, actuando sobre el motor hidráulico asociado al husillo
• Movimiento de cintas transportadoras (11), actuando sobre los motores hidráulicos de las mismas
• Movimiento de las cadenas de vibración (8), actuando sobre sus motores hidráulicos (12) asociados al piñón (13) de las cadenas
• Apertura y cierra del sistema de vibración, actuando sobre los cilindros hidráulicos (14) del pórtico de vibrado (15)
• Vibrado, actuando sobre los motores hidráulicos (16) que mueven las masas excéntricas.
Algunos de estos usos necesitan de bombas dedicadas.
El sistema de formación de pendientes (17) se ubica a cada lado del recolector y tiene la misión de dirigir el fruto derribado hacia las cintas transportadoras (11). Cubren tanto el motor de combustión como el sistema hidráulico y se encuentran unidos al bastidor inferior (4) del equipo.
A cada uno de los lados del equipo recolector, en su parte inferior central, se encuentran sendas cintas transportadoras (11). Estas cintas trasportadoras recogen el fruto enviado por el sistema de pendientes (17) y lo conducen hasta otras cintas trasportadoras (11) ubicadas en la parte trasera del equipo. Todas estas cintas trasportadoras se instalan sobre los bastidores inferiores (4) de la superestructura. Las cintas transportadoras (11) ubicadas en la parte trasera del equipo, recogen el fruto y lo elevan hasta los depósitos (10).
Los depósitos (10) del fruto tiene la peculiaridad de que son abatibles, en condiciones de trabajo estos "salen” por los laterales de la superestructura y cuando la maquina se desplaza se "recogen” en el interior de la superestructura. Este movimiento se realiza a través de un cilindro hidráulico. Por otro lado, la parte final de las cintas que descargan en los depósitos se abaten con ellos. En el interior de los depósitos, ubicados en su parte superior se encuentran unos husillos encargados de distribuir homogéneamente el fruto en el depósito.
La cabina del operador (24) permite el desplazamiento lateral, con el objeto que durante el trabajo la cabina quede fuera de la superestructura y el equipo pueda pasar por encima de los árboles.
El corazón del equipo recolector reside en el sistema de vibrado continuo (6). Éste se suspende mediante varios elementos elásticos al tubo central de la superestructura, de tal forma que las vibraciones generadas por las masas excéntricas no se transmitan por el equipo.
Como se indicó anteriormente, el sistema de vibrado, está compuesto de un pórtico (15) en forma de “Q”, el cual puede oscilar a un lado u otro y de esta forma adaptarse al tronco del árbol a vibrar sin dañarlo. Entre la parte superior del pórtico y los perfiles laterales se encuentran sendos cilindros hidráulicos (14), cuya misión es la de “abrir” y “cerrar” el pórtico en “Q”, logrando que el sistema de vibración pueda aferrarse al árbol a vibrar. La fuerza de cierre o pinzamiento, puede controlarse limitando la presión hidráulica en los cilindros, con el objeto de impedir daños en el árbol.
Atornillados a la parte inferior de los laterales del pórtico de vibración, se ubican unos soportes (18) que albergan todo el núcleo del sistema de vibrado continuo. En este soporte se ubican:
• Las cadenas de vibración (8)
• Guías (19) de las cadenas de vibración
• Piñón (13) que mueve las cadenas de vibración
• Motor hidráulico (12) que acciona el piñón de las cadenas de vibración
• Elemento tensor (20) de las cadenas
• Masas excéntricas de vibración
• Motor hidráulico (16) de giro de las masas excéntricas
Las cadenas de vibración (8) están compuestas por rodillos cilíndricos (21) que se desplazan a través de unas guías (19) alrededor de todo el soporte anteriormente citado y por unos “eslabones" (22) que incorporan en su parte externa unos tacos de goma (23). Los tacos de goma (23) de los eslabones (22) permiten el acoplamiento firme al árbol y a su vez evitan que éste sea dañado por la vibración.
Como se indicó anteriormente, en condiciones de trabajo, el movimiento de las cadenas (8) siempre está sincronizado con el movimiento del equipo. Para tal fin se dispone de un sistema mecánico-hidráulico capaz de medir la velocidad de desplazamiento del equipo utilizando una quinta rueda no motriz y suministrar el caudal hidráulico necesario para accionar el motor hidráulico de las cadenas de vibración (8). De esta forma, siempre tendrán la misma velocidad las cadenas de vibración que el desplazamiento del equipo recolector. La rueda detecta el movimiento de traslación de la máquina y su giro actúa de forma proporcional sobre un sistema hidráulico que controla el flujo de aceite, de tal forma, que cuanto más rápido se desplace el equipo más aceite fluirá al motor hidráulico que mueve las cadenas de vibración (8) y viceversa, siempre compensado para conseguir el sincronismo.
Por otro lado, y como ya se comentó anteriormente, el equipo recolector dispone de un palpador mecánico, que detecta la presencia del árbol a vibrar y manda la señal para que las cadenas (8) en movimiento, abracen al árbol. Este palpador mecánico incorpora un sensor con el objeto de distinguir si el objeto a detectar es un árbol o se trata de un poste metálico de guiado de plantaciones superintensivas.
Una vez que el árbol es abrazado, el sistema comienza a vibrar, mientras que a su vez, tanto el equipo recolector como las cadenas de vibración (8) siguen moviéndose sincronizadamente. De esta forma, los árboles son vibrados de forma continua, sin detenerse en ningún momento el equipo recolector. La sincronización de movimientos provoca, que el punto de amarre entre las cadenas de vibración y el árbol permanezca estático, abrazando siempre con la misma fuerza y firmeza e impidiendo cualquier daño a la corteza del árbol. Finalizada la vibración, las cadenas se separan del árbol y siguen igualmente moviéndose de forma sincronizada con el desplazamiento del equipo recolector.
Un factor ajustable por el usuario es el tiempo de vibración. Sin embargo, el tiempo máximo de vibración es calculado por el autómata del equipo recolector, considerando en este cálculo la velocidad de desplazamiento durante el trabajo y la longitud útil (parte recta) de las guías (19) de las cadenas de vibración (8). Este cálculo es realizado para impedir que, durante el desplazamiento de las cadenas a través de sus guías, el árbol "llegue” al final de su parte útil y la vibración no se haya detenido.
Existen varias configuraciones, en cuanto a la longitud de las cadenas de vibración (8), cuya instalación dependerá de los marcos de plantación, ya que no es lo mismo trabajar con plantaciones de 1,5 metros entre árboles que plantaciones con 7 metros entre árboles. Si analizamos:
• Para una misma velocidad de traslación del equipo, cuanto mayor sea la longitud de las cadenas de vibración mayor podrá ser el tiempo de vibrado
• Si se desea trabajar con un tiempo establecido de vibración, cuanto mayor sea la longitud de las cadenas de vibración mayor podrá ser la velocidad de recolección.
Sin embargo, la longitud de las cadenas queda limitada por el marco de plantación, de tal forma, que en marcos superintensivos se deberá disponer de cadenas más cortas, con el objeto de impedir abrazar a dos árboles a la vez, ya que en caso de que no poseyeran el mismo diámetro, la fuerza de apriete en el más pequeño sería menor o incluso nula y la vibración podría dañarlo.
Por otro lado, en marcos más grandes, usando cadenas de vibración más largas, se pueden obtener velocidades de recolección muy elevadas, inéditas hasta este momento.
De esta forma, quedan suficientemente descritas las partes y funciones del equipo recolector. Es importante remarcar, que la descripción efectuada tan sólo se ajusta a un ejemplo de realización preferente y que todas las variaciones de detalle asociadas a formas o tamaños quedan igualmente protegidas.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Equipo de recolección en continuo de árboles, autopropulsado, de dimensiones suficientes para alojar los árboles en su interior, dotado de un motor de combustión y un sistema mecánico-hidráulico motriz conformado por cuatro sistemas motrices (7) orientables y ajustables en altura, en el que cada sistema motriz se compone de una rueda y un motor reductor hidráulico, con una superestructura a base de dos pórticos (1,2) con forma de túnel unidos entre sí mediante elementos tubulares (3) y dos bastidores inferiores (4), dispone de depósitos abatibles (10) ocultables en el interior de la superestructura, con una cabina de operador (24) desplazable transversalmente, posee un sistema de pendientes (17) y cintas (11) para el traslado de los frutos hasta los depósitos (10) que almacenan el fruto, con un elemento sensor que detecta la presencia de árboles y los distingue de postes metálicos y un autómata de control que gestiona los ciclos de vibrado y limita el tiempo máximo de vibración, caracterizado porque:
• dispone de un sistema de vibración continua utilizando cadenas de vibración (8) móviles sincronizadas con el movimiento de traslación de la máquina
• las cadenas de vibración (8) están compuestas de rodillos cilíndricos (21) que se desplazan a través de unas guías (19) alrededor de un soporte (18) y por unos eslabones (22) que incorporan en su parte externa unos tacos de goma (23) para evitar daños en las cortezas de los árboles
• el sistema de vibración continúa está compuesto de un pórtico de vibrado (15) en forma de Q, el cual puede oscilar a un lado u otro y de esta forma adaptarse al tronco del árbol a vibrar sin dañarlo. Este pórtico de vibrado (15) se suspende de un tubo central (5) de la superestructura de la máquina mediante varios elementos elásticos. De esta forma, las vibraciones generadas por unas masas excéntricas acopladas al pórtico de vibrado (15) no se transmiten por el equipo
• el pórtico de vibrado (15) dispone entre el perfil superior y los perfiles laterales de sendos cilindros hidráulicos (14), cuya misión es la de abrir y cerrar este pórtico en Q, logrando que el sistema de vibración pueda aferrarse al árbol a vibrar
• en la parte inferior de los laterales del pórtico de vibrado (15) se ubican unos soportes (18) que albergan todo el núcleo del sistema de vibrado continuo. En este soporte se ubican las cadenas de vibración (8), las guías (19) de las cadenas de vibración, un piñón (13) que mueve las cadenas de vibración, un motor hidráulico (12) que acciona el piñón de las cadenas de vibración, un elemento tensor (20) de las cadenas, las masas excéntricas de vibración y un motor hidráulico (16) de giro de las masas excéntricas.
2. Equipo de recolección en continuo de árboles, según la reivindicación 1, caracterizado porque el movimiento de las cadenas de vibración (8) siempre está sincronizado con el movimiento de traslación del equipo mediante sistemas mecánico-hidráulicos o electrónicos que miden la velocidad de traslación del equipo y suministran el caudal hidráulico necesario para accionar el motor hidráulico de las cadenas de vibración y conseguir el sincronismo entre ambos movimientos.
3. Equipo de recolección en continuo de árboles, según la reivindicación 1, caracterizado porque la longitud de las cadenas de vibración (8) es variable.
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