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POSIBILIDAD. DE EMPLEO DE. ACEITES Y . GRASAS ANIMALES EN MOTORES “DIESEL”. ed
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POSIBILIDAD DE EMPLEO DE ACEITES Y GRASAS ANIMALES EN MOTORES “DIESEL”
1 —
INTRODUCCION.
La inseguridad y escasez de los suministros de combustibles líquidos para motores Diesel justifican el estudio cuyos resultados se exponen en esta comunicación sobre el empleo de aceites y grasas animales como combustibles de reemplazo. Estos productos de los que se ha ensayado particularmente el sebo industrial, subproducto de la fabricación de la harina de carne, guano de huesos, etc. tienen corrientemente mercado remunerativo para otros usos — fabricación de jabones, por ejemplo — o se han destinado a la exportación. Su aprovechamiento como combustible debe, pues, encararse solo en estos dos casos: a) b)
Existencia de material no utilizable por la industria autóctona, falta de exportación.
por
Déficit de importación de combustible apto para Diesel, capaz de _ provocar paralización de industrias vitales, molinos harineros, centrales de fuerza de localidades del interior, etc.
2 —
PRODUCCION
DE
GRASAS
ANIMALES
La parte preponderante de la producción corresponde a los grandes frigoríficos, que pueden en estos momentos producir unas 8.000 toneladas de sebo industrial por año, no siendo posible en el momento actual discriminar que parte de ese volúmen de producción es absorbida por las necesidades locales, y hasta que punto son éstas vitales o suntuarias, factor éste digno de tenerse en cuenta en circunstancias de notoria emergencia como las presentes. Un punto sobre el que conviene llamar la atención es la posibilidad de recurrir a materias grasas residuales de explotaciones pesqueras y loberas,. actividades éstas inexplicablemente limitadas en nuestro medio. El aceite dde cetáceos ha sido ya usado en motores de combustión interna en los países donde abunda ese producto.
3 —
EL
COMBUSTIBLE
DIESEL
Aunque el Ingeniero Rodolfo Diesel proyectó su motor genial con vistas a la utilización de un combustible para él nacional — el carbón pulverizado — hay que convenir que el mejor adaptado, técnica y económicamente a su funcionamiento, se encuentra entre los derivados del petróleo crudo. —
3
Las características de los combustibles adecuados al ciclo Diesel según las normas Clase
de
A.S.T.M.
son las siguientes:
combustible
Viscosidad a 100 a 100 Viscosidad
Saybolt
1D
“EF mínimo “F máximo
5D
6-D
35 50
35 70
—= EE
— ==
— 250
Saybolt-Furol
y sedimentos,
debiendo usarse dicho a esta clasificación:
%
en volumen combustible
Clase 1-D
4D
Universal
a 122 "F máximo Punto de congelación, *F máximo Número de cetano Indice Diesel Punto de inflamación, *F mínimo Residuo carbonoso, % en volúmen, máximo Cenizas % en peso, máximo Azufre, % en peso, máximo
Agua
3D
— — 35 35 45 40 45 30 115 150 0,2 05 0,02 0,02 5-15.
0,05 en los
— 100 300 35 30 20 150 150 150 3,0 6,0 — 0,04 0,08 pa 20762,0:2,0
0,1
motores
0,6
cuyos
10.
tipos
—
respondan
Tipo de motor Motores
de inyección
sólida
trabajando
a más
de
1.000 R.P.M. 3-D
Motores
de inyección sólida trabajando desde 360 a
1.000 R.P.M. 4-D
5-D
Motores de inyección de aire trabajando por debajo de 400 R.P.M.; motores de inyección sólida trabajando con cilindros de más de 16 pulgadas de diámetro por debajo de 240 R.P.M. Motores de inyección de aire trabajando a menos
de 240 R.P.M. 6-D
Combustible cionales.
Las especificaciones de Diesel son las siguientes:
empleado la
U.T.E.
en para
condiciones la
compra
excepde
combustibles
Fuel-0il Liviano Pesado Densidad Viscosidad
DO ot no mayor de Engler DOMO E hasta IICA O hasta Punto de inflamación (P.M.) no menor de ..... Residuo carbonoso Conradson, no mayor de .... NUI Eco no mayor de Poderacaloritico nc las no menor de
0.92
0.97
Bo 409 29 go 70%C 800 3 % 9 % 1% 2,5% 10.000 cal. 9.700 cal.
Este Organismo
que consume más de 9.000 toneladas anuales, recibe
corrientemente el siguiente Diesel-oil suministrado por la A.N.C.A.P.: Viscosidad Saybolt Universal a 100%F ...... 70 s máx. Viscosidad Saybolt Universal a 100%F ...... 40 s mín. Densidad ca oO a la ets 0.9221 máx. Punto de inflamación (P. Martens) ........ 65C mín. Punto de congelación ...........oooooo.oo.. 79C máx. AZUÍCeS 00 ds ds aaa 1 % máx. COMAS A dai e ac 0,005 máx. Residuo CarbonosÓó ......ooo.oooooooooooo. oo. 1 % máx. Indice Dieselics vi mete aa age 25 mín. Poder: Calor ifiCO: vita:arde 10.300 cal.
4 — tuto
EL ANALISIS
DEL
SEBO
El resultado del análisis del sebo realizado en el Laboratorio del Instide Máquinas es el siguiente: Potenciarcalorifica ato! ica 9.460 Cal/Kg. Viscosidad Saybolt-Furol a 40 OC ............. 26 seg. Viscosidad Saybolt-Furol a 45 %C ........o.o.o.. 23,5 seg. Viscosidad Saybolt-Furol a 50 %C ............. 20 seg.
Temperatura Residuo
CELIA AUS, AULAS
de inflamabilidad
carbonoso
e a
(Conradson)
ali
(vaso abierto)
..
304
.....o...oo.o.o..
VEO CL
> aiii ns Tec
Tas inferior a es rated a Das
Número
de neutralización
(D.IN.)
............
Punto de congelación: calentado a 50 *C y agitando baja a 35,2 "C' donde se enturbia, sube a 39 *C donde se solidifica permanentemente. Calor específico a 50 %C .........ooo.ommo.oom.... Calorías para llevar un kilogramo de sebo de
20.902. Analizaremos ensayo. a)
A someramente
las
a
conclusiones
ae
*C
0:35- ..%
0,018
%
0,01 0,3
% %
2105
70
0,48 .
50
que se
Cal/Kg.
Cal deducen
de
este
Viscosidad y punto de fusión.
Estas características están limitadas en el combustible Diesel por las necesidades de la inyección y pulverización. El bombeo y flujo en las tuberías y la atomización en las toberas dependen notoriamente de la viscosidad, que afecta la lubricación de émbolos, válvulas y agujas, y determina, a través del número de Reynolds, la turbulencia del flujo adecuada a una buena pulverización.
Esto justifica la adopción de límites mínimos
y máximos
para dicha
viscosidad, que dependen del tipo de motor y del sistema de inyección. Como norma general los motores rápidos de inyección sólida y tobera automática requieren combustibles fluidos, mientras que los motores lentos de inyección por aire (cada día más en desuso por razones económicas)
toleran combustibles muy viscosos.
=D
El
sebo,
pese
a su
elevado
punto
de
fusión,
que
dispositivos adecuados de licuación, alcanza rápidamente de fluidez, rápidos de Se ha fluidez del pero debe
requiere
el uso
de
un elevado grado
que permite su uso en condiciones favorables aún en motores inyección sólida. determinado la cantidad de calor necesario para la conveniente sebo, y como tal se la hace intervenir en los balances térmicos; tenerse en cuenta que la solución técnicamente correcta de este
problema es el aprovechamiento del calor de escape del motor que permite obtener bh)
gratuitamente
Número
dicha
licuación.
de cetano.
Los índices Diesel, puntos de anilina, etc. carecen de valor en este caso, por referirse a propiedades de correlación en los hidrocarburos; la determinación en el motor Wakesha no ha sido posible por no disponer actualmente ningún laboratorio del país del instrumental requerido, habiéndonos limitado al estudio comparativo de los diagramas indicados obtenidos con motores funcionando alternativamente con gas-oil o con sebo. La comparación que puede hacerse fácilmente estudiando los gráficos
de las Figs. 1, 2 y 3 no puede ser más favorable al combustible ensayado ya que no se observa la combustión.
ninguna
anomalía
en los períodos
característicos
de
Además el control auditivo de la marcha no permitió detectar ninguna irregularidad Cc)
Agua,
de funcionamiento
cenizas
que
pudiera
ser indicio
de
“knocking”
y sedimentos.
El análisis revela cantidades muy inferiores a las toleradas por A.S.T.M. lo que se explica por el proceso de fabricación, que incluye el paso por d)
un
filtro-prensa.
Punto
de inflamación.
'Decididamente elevado lo hace indiscutiblemente superior al combustible derivado del petróleo desde el punto de vista de la e contra incendios. e)
Acidez y corrosión.
El número de neutralización D.I.N. es aparentemente elevado; pero el carácter de acidez orgánica y la perfección de la combustión obtenida en los motores ensayados permiten esperar resultados satisfactorios también en ese punto. La falta de tiempo impidió realizar una observación detallada del motor con verificación de desgastes y ataques de las partes metálicas, después de un plazo largo de funcionamiento; pero esperamos poder comunicar, a la brevedad posible, datos sobre este punto, único a dilucidar por otra parte, pero cuya capital importancia es obvio destacar.
f) Potencia calorífica. Su valor es relativamente aceites vegetales, y representa combustible mineral.
elevado, superior a la generalidad de los un 88,4 % de la potencia calorífica del IEA
Esta es una circunstancia muy favorable, pues permite utilizar el motor sin cambio alguno y a lo sumo con disminución en la capacidad de sobrecarga, ya que las cargas normales deberán ser llevadas con posiciones muy poco diferentes de la válvula reguladora. gy)
Resumen.
De este estudio de las características analíticas puede deducirse que, salvo el punto de corrosión, a dilucidarse por experimentaciones posteriores, el sebo reune las condiciones requeridas para su empleo en motores Diesel, sin ninguna modificación en el sistema de inyección.
5 —
LOS
ENSAYOS
DE
FUNCIONAMIENTO.
Los ensayos de funcionamiento se realizaron bajo el control directo de los Ingenieros Lúgaro y Medina en cuatro motores de los siguientes tipos: a) Motor de tracción Diesel-Jung de 10 C.F. 560 R.P.M. montado en una locomotora de servicio en la U.T.E. de arrastre máximo de 42 Tons. a 8,5 Kms/hora. Clase de combustible indicado por A.S.T.M.: 3D.
b)
Motor fijo Diesel F.M.A. Pockorny acoplado directamente a un compresor de aire F.M.A. Pockorny, de 49 C.F. a 900 R.P.M., de servicio en la Central “José Batlle y Ordóñez”.
c)
Motor fijo Diesel-Sulzer tipo 4 Z 133 de 1.000 C.F. a 150 R.P.M. acoplado directamente a un alternador volante trifásico Siemens-Schue-
kert de 850 K.V.A. planta generadora
(230 volt-2.134 Amp-cos. p = 0.8) de servicio en la
del Frigorífico
Nacional.
Figura
1
N.2
CUADRO Características
de los cuatro Motor
CARACTERISTICAS | Pobricanto
L
Tipo
Año
Jung
Arn. Jung
a
ivfabrik Ei
M.O.T.
de Fabricación
=>
UTE;
SEA Servicio
Locomotora ¡; de 0,6 m. de trocha
Potencia C.F.
|
E
Tr. p.m. del
ad
mM. m. o del
m. m.
po
FMA
Pockorny
ensayados
Diesel
con
sebo
noes
Sulzer | Diesel Junkers
y | Sulzer
Hnos.
e
. ; ; Wittekind | (Winterthur)
E Jnkeis
4 Z 133
2 H. K. 65
1935
1919
1935
UD. T. E.
Frigorífico Es Nacional
de Máquinas
o : Compresor z de aire
Instituto
MOE a Generador de tal accionando gecorriente alterna | rador eléctrico o trifásica 920 V. | freno hidráulico e
$e
E
Junkers
10
57
1000
16
4 tiempos
4 tiempos
2 tiempos
2 tiempos
:
580
900
150
1000
pistón
130
138:
520
65
100
110
738
210
sólida
2 inyecciones por cilindro
con aire
sólida
Ciclo
Velocidad
Mot E
Diesel
Diesel
985 | D. K. 90 M.
Propietario rop!
.
Diá
Diesel
motores
1
a pistón
sólida
Inyección
Feolla deld9enSayo con sebo
07 VI-040. | Lo VI-942 | 7 VIL-949.
|-91:WIE= 042
d
d)
Motor experimental Diesel-Junkers tipo 2 HK 65, de 16 C.F. 1.000 R.P.M. acoplado a un freno hidráulico Junkers, con indicador eléctrico y diversos equipos de medida, del Instituto de Máquinas de Ingeniería.
de la Facultad
Las características de estos cuatro motores se han resumido en el cuadro N.?* 1. Del resultado obtenido puede informarse lo siguiente: Como norma general ineludible, el arranque y parada del motor. debe efectuarse con el combustible líquido usual.
Locomotora En
Jung.
este
caso
(fig. 1). no
se
hizo
ninguna
preparación
previa,
agregándose
directamente al tanque de combustible el sebo fundido a 70 *C. y manteniendo calientes la cañería y el filtro con una lámpara de soldar. El funcionamiento del motor fué perfectamente normal, no observándose disminución apreciable de potencia, ya que el arrastre fué el mismo que con gas-oil. Compresor
F.M.A.
Pockorny.
(fig.
2).
Este motor lleva doble tobera en cada cilindro y bomba de inyección Bosch.
Como
el filtro
es
de
discos
de
fieltro
fué
cortado
del circuito
de
Figura 2
alimentación, por temor a obstrucciones prensa en su proceso de fabricación. La fusión se producía en un tanque de soldar a 100 *C. a
y
por
auxiliar
estar
el
sebo filtrado
calentado
por
lámpara
a
El funcionamiento fué completamente normal en las repetidas veces que fué puesto en marcha, y el lavado de cañerías y bomba realizado con algunos minutos de funcionamiento a gas-oil antes de detener el motor
Figura
fué completamente eficaz, no observándose ninguna el motor después de varias horas de enfriamiento. Motor
Diesel-Sulzer.
(fig.
3
dificultad al arrancar
3).
Este ensayo es particularmente interesante por la gran potencia del motor y por su sistema de inyección por aire comprimido, diferente al de los motores ensayados anteriormente. Los tanques de combustible y cañerías hasta la bomba están equipados con serpentinas y camisas de calentamiento ton vapor, lo que permitió calentar el gas-oil hasta 80", y facilitó la maniobra de pasar a sebo, previamente calentado a 97? que se llevó a cabo sin ningún contratiempo. Durante la marcha el sebo se calentó hasta 104 *C., bajándose luego a 93 *C. sin inconveniente alguno. La marcha del motor con sebo es enteramente normal, habiéndose cargado hasta 625 kW. y no encontrándose ninguna dificultad en el retorno a la marcha con gas-oil ni en el arranque después de enfriado el motor. La presión y temperatura del aire de inyección no fueron modificadas. En el cuadro N.* 2 y en la fig. 4 se consignan los resultados de
consumo
y los diagramas continuos del indicador, tomados para comparar
la fase más interesante del proceso — la combustión — en los funcionamientos de gas-oil y sebo. No se acusa ninguna diferencia entre ambos =
10
107
GAS
Ost
HORA
930
175
CHUINDRO
N.2
SEBO
HORA
945
KM.
180 KW.
HORA
950
£50
CHIMNORO
Ne
SEBO
HoRa
10,08
1% Le
CHINDRO
SEBO
S£BO
550
CHINORO
m6
SE£BO
HORA
10.12
KW.
N?
NR
SEBO
HORA
10.40
4
550 kw.
575 KM.
CAINDRO
N10
HORA
SEBO
11* 3
570 kv.
10,9
A
7
N23
MES
HORA
1005
L60
CILINDRO
¿1/2? 4
KM
CILIMDIRO
Me?
SEBO
HORA
1023
1717 L
KW,
NN? 4
€0o
CHINDRO
1128
SEBO
HORA
10,27
600
CHAINDRO
112 4
Ktv,
CHUINORO
PUETA
Gas Ol
HORA
1124
M212
GAS
OlL
LOS ENSAYOS FUERON LENTA DE AU LIO ES
HORA
2
11
NL
XI”.
117
CHUINDRO
NEL
Campro
nt
$1
EFECTUADOS DL
d Figura
4
CUADRO ENSAYO FRIGORIFICO
DEL
MCTOR
NACIONAL K. W.
N.
2
DIESEL-SULZER
DE
REALIZADO
7
H
HORA
EL
CONSUMOS
DE
1.000 C.F. DEL DE
SEBO
PARCIALES
9.40
9.55 | 10.10 10.25 10.45 Totales Consumo
AS
Los.
55.5 112.9 142.5 ) 195.1
20.71 49.3 45.3 71.12
506.0
JOA
específico
medio:
JULIO
DE
1942
CONSUM
0
ESPECIFICO
27
KGS. / KWH.
:
0.374 a 0.375 0.319 0.364
0.355
Kgs/kWh.
: 0.263
Kes/kWh.
Figura 5
E
CUADRO
N.
3
ENSAYO DEL MOTOR DIESEL “JUNKERS” DE MAQUINAS DE LA FACULTAD DE ALIMENTADO
CON
GAS-OIL
Resultados Temperatura Agua
s |
sa
o
1
el
490
o 1.38 | 11 | 40 A
ES
2
E
Temperatura
= Es
y 3
de Gases
3
2
|
“e | OBSERVACIONES
3
>
Cala
Ss
1
189!
=
2
> | 44o | 080
A
|
TARO | EE
FUNDIDO
Generales
SE
ala. 34 | 110 |
SEBO
z
| 3
e
En
CON
>
Enfriamiento
HORA
Y
DEL INSTITUTO INGENIERIA
46
—_ |
Se inicia la marcha a Gas-oil
[980 [18.9] 2709 2703 | gemioplon sec, Semperasa Era
frío:
este será
calentado lle-
6
[19857
314145511
44
46
980 | 13.91
280
|280 | Gas-0il consumido=3,2 litros.
lis 0311
da
46
80
0
20
BO
o
A
15.12
46
AS
985
13.95
280
280
Consumo
E %
—. 18:180111
9|-
11
46
As
OOO 270
|
| 080 | Pao :
985 | 13.95
280 | 280 |
15.23, |
11
44.21
46.3|
982 | 13.94]
278 1 276
o|
15.35
12
46
ale a (165 | 906] 316.05 | 12 [as
46
975 | 13.45
260 |
260
Ol
16.15
12
AS
48
980
260
260
lo PA
AE
A
16.45
12
al
16.55
E2
y
ECO N2
a
13.6 |
ZA
A8
9075 | 13.45
48
AS
980 | 13.7 | 260 |
ANALISIS
DE
Con
12
Gas-Oil SS
pee
80.7
LOS
E
%
260
Sebo >
>
2
a 80.9
%,
e
ze
%
=
4,9 litros.
Duración del ensayo = 1h 2
260
o Oion:
Consumo
de agua:
215
litros.
260
GASES
Con
: alo
=S
153 litros.
del ensayo =57 mi-
aZ
A
48
|
de agua =
Sebo consumido
O
A :
specifico=217
e a o 20 07 0 o [as | 980 | 18.5] 2960 | 260] aos del seño ua de, ¿nO y
A
E
Duración nutos.
ES
ANALISIS DEL GAS-OIL
E
-
EOc Cal 10709. a Pes. esp. a920C 0.806
TA
==
H2o
Comb.
S1——o/o
108 0/o
—| A ANALISIS DEL SEBO
Pot. Cal. 9.460 Pes.esp.a970C 0.84 C. Total
H?2o
Comb.
76.6
%
105
%
+
CUADRO:
N.
4
BALANCE TERMICO DE LOS ENSAYOS DEL MOTOR DIESEL “JUNKERS” DEL INSTITUTO DE MAQUINAS DE LA FACULTAD DE INGENIERIA GAS - OIL a a
OR
SS
ena
los
gases
temp.
11 C
19 9C
temp.
433 0C
48 9C
de
es-
de refrigeración.
Consumo
de
Combustible.
o
A
977 o0C
260 0C
153 lts.
215 lts.
3,29 lts.
4,9 lts.
2,65 kgs.
4,12 kgs.
Duración
del ensayo.
57 mins.
Consumo
específico.
199 er/HP.
Q1= calorías liberadas. T
O
realizado
pedo
gases
1h. 20 mins. h.
10.709 cal/kg. 360.
de
a
288 er/HP. h.
9.460 cal/kg. 29,5 Oo | 2.7900,
29,55 0/0
[vos
1
9
M0»,
27,2 oo
3.590
A
pao?
Ego | uo, Qa=
SEBO
in
(por di-
e.
37,9
0lo
,
A Q6=
.,,
EE 6,34 9/o a
466
4,93 So
combustibles, lo que confirma namiento del motor. Motor
Diesel
Junkers.
(fig.
la impresión :
recogida
sobre
el buen funcio-
5).
Por tratarse de un motor experimental este ensayo es muy valioso ya que permite deducir exactamente consumos, potencias y rendimientos y 'estudiar en forma ¡precisa el proceso de combustión con los dos tipos de combustible. Tal como se ilustra en las fotografías el motor se equipó con los dos tanques A de alimentación, calentados a gas, que permitieron elevar la temperatura del gas-oil y del sebo hasta 97 *C. Las cañerías B de alimentación hasta la bomba y de la bomba al inyector fueron calorifugadas y un termómetro al lado del inyector permitió el control de temperatura requerida. C y D son respectivamente el freno hidráulico y el indicador eléctrico que controlan la potencia efectiva y el ciclo indicado de funcionamiento.
En el cuadro N.* 3 se consignan las medidas
de temperaturas y con-
sumos que permiten elaborar los balances térmicos para ambos combustibles que se exponen en el cuadro N.? 4 y de cuya comparación se extrae
la consecuencia
de que el funcionamiento
del motor
a sebo
es completa-
mente similar al funcionamiento a gas-oil. El consumo de sebo por C.F.H. es naturalmente mayor, por la diferencia de poder calorífico, pero el valor idéntico —29,4 %-— de los rendimientos totales es índice de la combustión eficaz y adecuada al ciclo de funcionamiento del motor.
No se ha deducido en el balance térmico a sebo el calor de fusión y de temperatura,
por
entenderse
que correctamente
corresponde
extraerlo
del
Ensayo del motor Diesel Junkers del Instituto de la Facullad de Ingenioria. funcionando a gas-0il
E
Diogramas continuos tomados con indicador Farnboro Hora Ml. L9 985 rpm P- 355
Figura 6
gas de escape. Si esto no fuera posible o conveniente el rendimiento disminuiría en la proporción: calor de fusión -- temperatura 50 + 0.48 x (97-50) == ="0.77 %. Potencia calorífica 9.460
que es una proporción muy pequeña. E
Hay
tres
datos
interesantes
en este ensayo
que permiten
asegurar
la
perfección de la combustión, y que son la inspección del diagrama indicado (fig. 6 y 7), la ausencia
de C O. en el gas de escape y el aspecto del humo.
Ensayo del motor Diesel Junkers del Instituto de la Facultad de Ingeniería, foncionando
Diagramas Hora 16.35
continuos
y
sebo
fomados con 580 rpm
¡ndic.cado
a JL,6
Figura
Puede pues concluirse que el funcionamiento absolutamente normal.
6 — Del estudio analítico puede deducirse que 1.2)
2.)
del
7
a sebo, es en este motor,
CONCLUSION. sebo
y
de
los
ensayos
de
funcionamiento
El sebo es un combustible adecuado para motores Diesel de las clases 3A y 5A de la A.S.T.M. siempre que la observación ulterior que recomendamos revele que no existen fenómenos de corrosión.
El motor debe modificarse
de modo de permitir el calentamiento del
combustible hasta 100 *C aproximadamente y el funcionamiento alternado con gas-oil y con sebo, ya que se estima indispensable que la puesta en marcha y la parada se efectúen siempre con gas-cil. A los efectos del cálculo de los equipos de calentamiento se suministra el dato de 70 - 80 calorías por/kilo de sebo necesarias para elevar su temperatura y fundirlo entre 20* y 100%,
Nos place consignar nuestro agradecimiento a las autoridades del Frigorífico Nacional que permitieron la realización de estas pruebas y a los señores Ingeniero Haroldo CAPURRO, estudiantes de Ingeniería Ba-
chilleres
J. GARMENDIA,
S. UGARTE,
J. CHIOCCONI,
TO, R. AROCENA y Químico Industrial R. MENINI ayudante del Laboratorio del Instituto de Máquinas, siasta colaboración gentilmente prestada. ===>
C. A.
PEIXO-
y al Sr. R. FEDELE, por la eficaz y entu-