Optimizaciones fotovoltaicas autónomas con líquidos OPALE

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Optimizaciones fotovoltaicas autónomas con líquidos OPALE




por Remundo » 03/09/11, 14:35

Hola a todos los Econologues,

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Abro este tema para presentar nuestros 2 prototipos OPALE,

optimizaciones
fotovoltaica
Autónomo con
Líquidos en
fluir


La Granero fotovoltaico OPALE
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y la OPALE lácteos fotovoltaicos
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OPALE es una tecnología desarrollada por Sycomoreen que mejora la producción fotovoltaica de una instalación entre 5 y 20% en Francia continental.

Otra opción OPALE es producir agua caliente a partir de un campo fotovoltaico preexistente..

Estamos buscando socios para desarrollar esta invención.

Encuentre más información y proyectos relacionados con las energías renovables en Sitio web de Sycomoreen, así como el Preguntas frecuentes sobre el sicómoro sobre cuestiones fotovoltaicas.

Hasta pronto.

Remundo para SYCOMOREEN
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por Remundo » 03/09/11, 14:38

La invención (ópalo) se relaciona con un dispositivo de tanque múltiple(REP, REC, RLS) que comprende al menos una bomba (PMP), filtrado de retorno integrado (FRI) en al menos uno de los tanques, filtrado de flujo integrado (FDI) en cada bomba (PMP), tuberías ascendentes ( ASC, ASC1, ASC2) y rampas de riego (RA, RA1, RA2, RA3), gestionado por control estacional con disparadores termostáticos (TST), fotosensibles (PHO) y temporales (RHP, RTE) que producen líquidos que fluyen como agua de lluvia (EP), agua de lluvia precalentada (EC) o líquidos específicos (LS) todas las optimizaciones necesarias en el funcionamiento de un campo de paneles fotovoltaicos (CPV) en el techo o en el suelo, orientables o no, a saber :

1. Panel de enfriamiento (excepto invierno)

2. Remoción de nieve / descongelación de paneles (invierno)

3. Limpieza de paneles (toda la temporada)
a. Depósitos orgánicos
b. Depósitos inorgánicos

4. Atenuación del salto en índices ópticos entre el aire y el cristal de los paneles (toda la temporada)

5. Extracción de energía térmica (todas las estaciones)

La presente invención (OPALE) se caracteriza así por los siguientes elementos y funciones:

1. El uso de diferentes líquidos almacenados en:
a. al menos un depósito (REP) de agua de lluvia (EP),
b. al menos un depósito (RLS) de líquido específico (LS) que será en particular un anticongelante (por ejemplo, agua / alcohol) o una solución de ácido acuoso, o un depósito (REC) de agua calentada (EC), o cualquier líquido específico ( LS) se considera apropiado,

2. Al menos una bomba (PMP) cuya succión (ASP) se hunde, posiblemente utilizando válvulas (VDP, VDC, VDS):
a. En un tanque de agua de lluvia (REP) para el período de verano,
b. En el tanque de anticongelante (RLS) o alternativamente en el tanque (REC) de agua calentada (EC) para el período de invierno,
c. En un tanque (RLS) de líquido específico (LS) durante intervenciones excepcionales de limpieza intensa (con agua ácida o diluyente orgánico).

3. Doble filtrado integrado (FRI, FDI):
a. Filtrado del líquido de retorno integrado (FRI) en al menos uno de los tanques (REP, RLS, REC) que consiste en al menos una caja de dos etapas (BBE) con superficie de filtrado (SFI) reutilizable después de la limpieza, con una cubierta extraíble (CAM), una rejilla de soporte (GRI) mantenida por tornillos (VI1, VI2, VI3, VI4), con un miembro de distribución (DIS) al depósito de líquido apropiado (REP, RLS, REC),
b. Filtrar el líquido de partida integrado (FDI) en la succión (ASP) que consiste en un cabezal o superficie de filtro (TFI, SFI) reutilizable después de la limpieza,

4. Un calentador opcional integrado en al menos un tanque (REP, RLS) que comprende una bobina (SER) a través de la cual fluye el agua caliente sanitaria (ECS), o una resistencia de calentamiento (RCH), o ambos (SER, RCH)

5. Sensores y disparadores para la bomba y / o la resistencia al calentamiento (RCH):
a. Termosensible: un relé termostático (TST)
b. Fotosensible: un relé crepuscular (PHO)
c. Temporal: un relé de tiempo programable (RHP) y un relé de tiempo eléctrico (RTE),

6. Tubos ascendentes (ASC, ASC1, ASC2) que llevan el fluido elegido a la parte superior del campo fotovoltaico (CPV),

7. Al menos una barra de rociado (RA, RA1, RA2, RA3) desde la cual fluye el fluido,

8. Un invernadero removible opcional (SAM) que cubre el campo fotovoltaico (CPV) dependiendo de la temporada,
9. Canales de recogida de fluidos (CHN),

10. Un plan de flujo extraíble (PEA) para compensar o no los fluidos que fluyen fuera de las canaletas (CHN)

11. Regrese las líneas (RET) a los tanques (REP, RLS, REC).

12. Al menos un flotador (FLO), al menos un distribuidor (DIS) y al menos una descarga de desbordamiento (TRP) para gestionar el nivel de fluidos en los tanques (REP, REC, RLS)
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por Remundo » 03/09/11, 14:40

Instalación típica de elementos OPALE en un techo fotovoltaico.

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por Remundo » 03/09/11, 14:42

La presentación de este sistema de Optimizaciones fotovoltaicas autónomas con líquidos que fluyen (OPALE) se basará en 9 figuras técnicas (Fig. 1/32 a Fig. 9/32) y 23 figuras de recursos científicos (fig. 10/32 en la Fig. 32/32) anexa a este documento que se organizará de acuerdo con el siguiente plan:

1. Mejoras fotovoltaicas existentes:
a. Panel de enfriamiento
b. Remoción de nieve de paneles
c. Limpieza de paneles
d. filtración
e. Superficie antirreflectante
f. Extracción térmica


2. Resumen del estado del arte y contribución de OPALE
a. Para enfriar los paneles
b. Para quitar nieve de paneles
c. Para limpiar los paneles
d. Para filtrar
e. Para superficies antirreflectantes.
f. Para extracción térmica


3. Optimizaciones fotovoltaicas autónomas con líquidos que fluyen (OPALE):
a. Componentes del sistema OPALE
b. Enfriamiento (excepto invierno)
i. Dimensionamiento hidráulico
ii. Control de activación de bombeo
c. Remoción de nieve / descongelación de paneles (invierno)
d. Filtrado y calefacción integrados.
e. Limpieza de paneles (toda la temporada)
f. Atenuación del salto del índice óptico aire / vidrio
g. Extracción de energía térmica (todas las estaciones)
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por Remundo » 03/09/11, 14:44

Instalación típica de elementos OPALE en un mástil fotovoltaico motorizado como seguidor solar
(seguimiento solar)

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por Remundo » 03/09/11, 14:51

1. Mejoras fotovoltaicas existentes

1.a) El enfriamiento de los paneles fotovoltaicos es un problema importante porque la potencia de un panel generalmente disminuye de 0,35% a 0.5% por ° C por encima de 20 ° C, como se ilustra en las Figuras 10 y 11.

Las estadísticas solares estiman que en Francia, Una instalación con paneles integrados en el techo pierde del 5 al 15% de su producción anual debido a su calentamiento, y hasta el 35% de su potencia instantánea en días calurosos y muy soleados.

Así Se han propuesto varios dispositivos de enfriamiento de paneles, la mayoría de las veces con agua líquida. Así encontramos:

- ejemplos de módulos fotovoltaicos con refrigeración integrada en el panel en DE2020060160108U1 por SUNZENIT Gmbh o en FR2566183A1 por Roger LUCCIONI o también FR2911997A1 por Guy DIEMUNSCH, también un líquido que rodea completamente las células como en WO0036618A1 por Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland,
- ejemplos de enfriamiento con escorrentía líquida en el techo (a menudo en un circuito cerrado y recuperación de agua de lluvia) en SI22844A / WO2010005402A3 por Kajetan BAJT o JP62013084A por Katsumi KAWASHIMA, que se consideran un estado de la técnica cerca de la presente invención,
- ejemplos sistemas de refrigeración y / o bomba de calor como en JP2006183933A por Masahisa OTAKE o EP2093808A2 por Alfonso DI DONATO,
- desde Ejemplos de paneles híbridos fotovoltaicos y térmicos (PVT) con varias variantes, en particular en CN201365210 por JUNJIE / DANDAN, CN201368606Y por WU / GOU, JP2003199377 por KOMAI / YOSHIKA, o KR100622949B1 por KIM JONG / KIM TAE, o WO2009111017A3 por Edwin COX. A veces se propone concentrar la radiación como en US6630622B2 por Annemarie HVISTENDAHL KONOLD o WO0008690A2 por Windbaum Forschungs und Entwicklungs Gmbh. Para información, las Figuras 10 y 11 son de publicaciones de rendimiento de Holtkamp SES en sus paneles híbridos de vidrio fotovoltaico / térmico

1.b) La remoción de nieve / descongelación de paneles fotovoltaicos es un tema menos discutido; sin embargo, es de particular importancia en áreas montañosas o cubiertas de nieve: Para beneficiarse del fuerte albedo de la nieve y tener una buena producción, es necesario alejar la nieve o las heladas caídas en la instalación fotovoltaica. En este caso, el problema de enfriamiento es obsoleto y reemplazado por un problema de remoción de nieve y se han propuesto varios métodos para este propósito:

- ejemplos de resistencias eléctricas para derretir hielo, adicional como en CN201340855, o integrado en los paneles por corriente inversa como en DE102006004712A1 por Inek Solar AG o JP9023019 o JP62179776 por KYOCERA, o KR20100005291A por YU HEUNG SOO
- ejemplos de fusión de aire caliente como en DE102006054114A1 por Gertraud HÖCHSTETTER o por corriente de CO2 como en JP2006029668 por OTAKE / MURATA,
- ejemplos de derretimiento por escorrentía como en JP2003056135 por Hitoshi HORIKAWA o JP2005155272 por OE / TANIKOSHI, o WO2009139586 por Soo YU HEUNG
- desde ejemplos de remoción mecánica de nieve como en DE10013989A1 por René NEUMANN o CN201338000Y por DAJIAN / HONGSHENG, o DE202005012844U1 por STEIBLE / ALBRECHT

1.c) Limpieza de paneles fotovoltaicos. También se ofrece utilizando diferentes métodos:

- módulo de superficie autolimpiante como en CN201181709Y por Liu JINWEI, o películas fisicoquímicas autolimpiables para ser aplicadas a posteriori en los paneles,
- uso de medios mecánicos (cepillado, limpieza, etc.) como en DE10013989A1 por René NEUMANN o KR20090090722A por JUNG HAE / KIM GYEONG o WO2008014760A2 por Gerd HETTINGER,
- combinación de escorrentía de refrigerante y limpieza como en KR20090071895A por Jae LEE CHAN o WO2009139586 por Soo YU HEUNG.

1.d) El filtrado se refiere a aplicaciones donde el líquido fluye directamente al aire. En la práctica, a menudo se propone un circuito cerrado de agua con tanque para no operar con “agua perdida” mientras se recolecta agua de lluvia.

Sin embargo, los techos recogen una gran cantidad de desechos orgánicos (excrementos de pájaros, insectos, residuos de plantas (hojas, ramitas, polvo) y minerales (polvo de piedra o arena, contaminación causada por el viento y / o la lluvia). conduce a un ensuciamiento muy rápido de los depósitos y compromete seriamente el funcionamiento de la bomba y el brazo de riego, lo que garantiza la escorrentía líquida en el campo fotovoltaico. Muy pocas patentes sobre el tema OPALE abordan técnicamente esta cuestión de filtrado; Sin embargo, podemos citar el documento JP62013084A, que recomienda compartimentar el tanque de agua de lluvia en un espacio de almacenamiento y otro para decantar, pero sin filtrar el fluido, o SI22844A, que indica un filtrado simple del agua cargada. No se ofrece filtrado de salida.

1.e) Las superficies antirreflectantes se desarrollan con mayor frecuencia depositando capas delgadas en la superficie del vidrio del panel fotovoltaico para canalizar la radiación máxima hacia las células fotosensibles. Sin embargo, sigue habiendo una diferencia significativa en los índices ópticos entre el aire (n = 1) y el vidrio protector (n = 1.5) que causa la reflexión parcial de la radiación y, por lo tanto, un efecto fotovoltaico debilitado en las células.

1.f) Es posible la extracción térmica para paneles fotovoltaicos.

Como se muestra cualitativamente en la Figura 15, Las imperfecciones del efecto fotovoltaico y los materiales fotosensibles muy oscuros conducen a una degradación de aproximadamente el 80% de la radiación en el calor. La temperatura del panel siempre aumenta hasta que la potencia térmica perdida por el panel (por convección por conducto y reemisión por infrarrojos) es igual a la potencia térmica recibida.

Sin enfriamiento forzado, la temperatura de equilibrio es de alrededor de 90 ° C cuando la atmósfera está caliente con radiación intensa, y típicamente de 50 a 70 ° C, lo que conduce a una caída de aproximadamente 30% para la energía eléctrica. .

Además, Estos ciclos de temperatura de alta amplitud hacen que los elementos fotosensibles envejezcan a través de una lenta caída en la eficiencia eléctrica (del 10 al 20% en un período de 20 años en comparación con los rendimientos iniciales). Este fenómeno de calentamiento dañino a priori a veces se mejora combinando las técnicas de paneles solares térmicos (líquido que circula bajo vidrio) con los de paneles solares fotovoltaicos (que constituyen la superficie caliente absorbente). Pero el enfriamiento intenso de los paneles y la obtención de agua muy caliente son incompatibles. Solo es posible un compromiso entre los dos, con necesidades estacionales.
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por Remundo » 03/09/11, 14:52

Integración de OPALE en una planta de energía solar modular en el terreno con gestión centralizada

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por Remundo » 03/09/11, 15:01

2. Resumen del estado del arte y contribuciones de OPALE

A pesar de numerosas propuestas, cada una tiene brechas más o menos profundas:

2.a) para enfriar los paneles

Las soluciones de refrigeración integradas en el panel no limpian la pared externa expuesta a la suciedad..

La solución de escorrentía líquida fuera del panel es la más relevante, pero a condición de que agregue soluciones efectivas de filtrado y control de frío invernal.

Finalmente, paneles híbridos PVT no proporcionan limpieza exterior y tienden a sobrecalentarse : en verano, reduzca la producción de agua caliente y favorezca la producción fotovoltaica, en invierno haga lo contrario.

2.b) para remover nieve / descongelar paneles

En las Los elementos de calentamiento eléctrico en el panel conllevan un costo adicional y un gasto energético significativo durante su implementación.. Lo mismo ocurre con el sesgo inverso / técnicas actuales de las células fotovoltaicas que imponer electrónica de control muy confiable.

La corriente de aire caliente, que necesariamente consume energía, también requiere paneles específicos y, por lo tanto, caros en comparación con un panel estándar.

La remoción mecánica de nieve requiere una cinemática de cepillado / limpieza bastante compleja y costosa, especialmente para su mantenimiento, y que, con residuos arenosos, tiende a rayar el vidrio de los paneles..

Enfin, La técnica de goteo es interesante porque en una pendiente, muy poco fluido y energía es suficiente para desestabilizar una capa de nieve depositada sobre el vidrio, con la condición de asegurar y automatizar el flujo del fluido..

2.c) para limpiar los paneles

Las películas autolimpiantes son generalmente químicamente complejas y su acción no es duradera o incluso ineficaz porque ciertos suelos son particularmente adherentes, como excrementos de animales o depósitos minerales..

La lluvia no siempre es suficiente, o incluso puede ser causa de ensuciamiento cuando transporta polvo natural como arena o polvo artificial ligado a residuos industriales..

El cepillado requiere arquitecturas mecánicas costosas y puede dañar los paneles, por ejemplo frotando arena residual sobre el vidrio.

En realidad, solo la escorrentía parece ser válida, pero la escorrentía simple del agua resulta insuficiente: se requiere filtración efectiva y líquidos específicos, con sistema hidráulico controlado.

2.d) para filtrar

El estado del arte revela importantes debilidades en esta área: a menudo se pasa por alto, a veces se informa y, a menudo, es técnicamente inadecuado. Las cantidades de suciedad recolectadas por un techo son muy grandes y es absolutamente esencial evitar que entren en tanques de líquidos., ya sea agua o líquidos específicos.

El filtrado OPALE es estricto tanto al regreso como al inicio del fluido para mantener limpios los tanques, así como las líneas de fluido estratégicas, como la succión (ASP) de la bomba (PMP), cualquier tubería ascendente (ASC) o barreras de riego (RA, RA1, RA2, RA3) . Sin embargo, este filtrado es fácil de mantener y económico, sin causar pérdidas excesivas de carga hidráulica.

2.e) para superficies antirreflectantes

El problema de la reflexión durante el paso de la luz a través de la interfaz de 2 índices ópticos diferentes es una situación conocida, a veces buscada o combatida..

Los paneles fotovoltaicos crean una transmisión entre un índice de aproximadamente 1 (el del aire) y un índice de aproximadamente 1,5 (el del vidrio protector). Los cálculos de la óptica de onda desarrollados a continuación muestran que esto induce un reflejo de aproximadamente el 4% en incidencia normal, la situación se degrada al 10% hacia una incidencia de 50 ° (dependiendo de la polarización de la onda) y hasta 100% cuando la incidencia se convierte en pastoreo.

Esta reflexión es una pérdida neta para las células fotosensibles. Existen técnicas de capa antirreflectante, pero son caras y perecederas porque están expuestas al ataque de paneles colocados en el techo. Además, solo funcionan para una longitud de onda.

Otras consideraciones de onda óptica indican que un buen compromiso del índice de capa antirreflectante es la raíz cuadrada de los 2 índices que se cruzan (ver 3.f), ya sea en nuestro caso 1.225 . OPALE por lo tanto utiliza soluciones acuosas adecuadas debido al índice de 1,3 aproximadamente.

2.f) para extracción térmica

Sistemas de extracción térmica. a menudo usan el efecto invernadero gracias a un vidrio no extraíble superpuesto frente al panel fotovoltaico, lo que conduce a su sobrecalentamiento incluso cuando no hay necesidad de calefacción, especialmente en verano.

La eficiencia fotovoltaica se degrada considerablemente, a menos que imponga una energía de bombeo que consuma lo suficiente como para evacuar las calorías y proporcione un radiador para disipar el calor en el medio ambiente..

Sin embargo, es posible almacenar calor en un gran amortiguador térmico bajo tierra en el edificio, para atraer el calor durante el invierno. Sin embargo, este tipo de instalación es costosa y muy rara.

Finalmente, la máxima producción fotovoltaica y un fluido de retorno en caliente no se pueden obtener simultáneamente. La calefacción fotovoltaica y solar son incompatibles en su necesidad, pero OPALE utiliza un invernadero removible (SAM), montado en invierno y ausente en verano.

Por lo tanto, como se desarrollará, el sistema OPALE resuelve todos los problemas técnicos planteados con medios simples y, sin embargo, automatizados.

Mediante el flujo de circuito cerrado de grandes cantidades de agua con sistema hidráulico controlado, el dispositivo (OPALE) garantiza la máxima refrigeración, incluso durante las olas de calor..

Al combinar este flujo, a diario, con un enfoque de tanque múltiple (RLS, REP, REC) de agua de lluvia (EP) o líquidos específicos (LS), el dispositivo (OPALE) asegura una limpieza regular y efectivo, que puede reforzarse con el flujo de líquidos específicos adecuados para disolver los depósitos más obstinados en el campo fotovoltaico (CPV).

Gracias al doble filtrado integrado (FRI, FDI) de los líquidos a la vuelta y a la salida, con una caja de dos etapas (BBE) con superficie de filtrado (SFI) o con cabezal de filtrado (TFI) implantado en la aspiración (ASP) del bomba (PMP), el dispositivo (OPALE) ofrece filtrado accesible, eficiente y económico para preservar la suciedad de todos los tanques estratégicos (REP, RLS, REC) y tuberías (ASP, PMP, ASC, ASC1, ASC2, RA, RA1, RA2, RA3).
Dernière édition par Remundo el 23 / 09 / 11, 00: 19, 1 editado una vez.
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por Remundo » 03/09/11, 15:02

Dispositivo de filtrado de dos etapas para fluidos de retorno.

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por Remundo » 03/09/11, 15:05

Mediante el enfoque de múltiples tanques, ya sea de anticongelante (figs. 12, 13 y 14), o de agua caliente (EC), OPALE permite una rápida remoción de nieve con poco consumo de energía en invierno..

Gracias al flujo de líquido acuoso, el dispositivo (OPALE) crea una capa antirreflectante para todas las longitudes de onda sin costo (figuras 20 a 32).

El dispositivo (OPALE) Permite una extracción térmica del calor de los paneles especialmente adaptado por la naturaleza extraíble del invernadero (SAM) que se instalará en invierno y se eliminará en verano y la presencia de un tanque de agua caliente (REC) que puede comunicar a través de una bobina (SER) su calor al agua caliente sanitaria (ACS)

Enfin, Mediante la combinación de sus relés termostático (TST), crepuscular (PHO), tiempo programado (RHP) y retardo de tiempo eléctrico (RTE), el dispositivo (OPALE) se adapta de forma inteligente a todas las situaciones para asegurar y racionalizar el funcionamiento autónomo de la instalación a pesar de climas alternos.

Tanto para las instalaciones de techo como se ilustra en la Figura 1 como para las plantas de energía solar en tierra como se ilustra en las Figuras 2 (OPAL modular) y 3 (OPAL centralizado), un sistema autónomo completo parece garantizar todas las optimizaciones fotovoltaicas a pesar de las variaciones estacionales y / o climáticas:

1. El enfriamiento de los paneles (excepto invierno),

2. Remoción de nieve / descongelación de paneles (invierno),

3. Limpieza de paneles (toda la temporada),

4. Filtrado de líquidos que fluyen.

5. Atenuación del salto en los índices ópticos de aire / vidrio (todas las estaciones),

6. Recuperación térmica del calentamiento de paneles fotovoltaicos (todas las estaciones).


3. Optimizaciones fotovoltaicas autónomas
con líquidos que fluyen (OPALE)


3.a) Los componentes del sistema OPALE

Como se ilustra en la Figura 1 para una instalación en el techo, en la Figura 2 para una instalación en el piso con módulos autónomos, o en la Figura 3 para una instalación en el piso con administración centralizada, el dispositivo (OPALE) se instala en un campo fotovoltaico (CPV) y tiene al menos 2 depósitos que incluyen:
- un tanque de agua de lluvia (REP) (EP)
- o un tanque (RLS) de líquidos específicos (LS),
- o un tanque (REC) de agua calentada (EC).

Los líquidos específicos (LS) pueden ser soluciones acuosas:
* anticongelante:
- agua / etanol (como se ilustra en las figuras 12 y 13)
- o sal (fig. 14),
* diluyente orgánico para eliminar depósitos orgánicos, * ácido / base capaz de disolver depósitos inorgánicos,
* agua caliente (ACS) destinada a la remoción de nieve o al calentamiento de agua caliente sanitaria (ACS),
* o cualquier otro fluido específico que se considere relevante.

El dispositivo (OPALE) también incluye una bomba (PMP) cuya succión (ASP) se hunde:
- en el tanque de agua de lluvia (REP) excepto en invierno,
- en el tanque de anticongelante (RLS) en invierno, o alternativamente en el tanque (REC) de agua calentada (EC),
- en el tanque de fluidos específico (RLS) para operaciones de descalcificación profunda y limpieza.
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