Fechas clave en la evolución de Ziehl-Abegg - … · La ley de Lorentz es el principio básico de todo motor eléctrico 15. ... fundamental del campo eléctrico para cada elemento

REDU-AR 11-06-20101

Fechas clave en la evolución de Ziehl-Abegg

1897: Emil Ziehl diseña el primer concepto de motor con rotor externo

1910: Nacimiento de Ziehl-Abegg Eléctrica (Berlin) por Emil Ziehl

1949: Reconstrucción de la empresa Ziehl-Abegg en Künzelsau

1960: Desarrollo del motor de rotor externo cómo accionamiento del ventilador

1997: Primera máquina gearless de ascensor con tecnologia Sincrona Imanes Permanentes. Nace la gama ZETASYN

2001: Nace la gama ZETATOP (gearless rotor interno)

2003: Primera máquina gearless con relación D/d <40

2005: Primera máquina gearless con polea 240 mm y cable 6 mm

2007: Primera máquina gearless con polea 160 mm y cable 4mm

2010: Centenario

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Divisiones de producto

Técnica de accionamientos Técnica de ventilación

unidas por la técnica de regulación

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Linea de productos División Accionamientos

Máquinas de ascensor gearlessMáquinas de ascensor con reductorVariadores de frecuencia para máquinas de ascensorMotores sincronos de velocidad lenta para aplicaciones de vehiculos y aplicaciones médicas Motores alta tensión sumergibles en aceite para aplicaciones de alta mar (HYDT)

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Motores de alta tensión HYDT

Construcción muy compacta

Tensión: 1000-4000 V

Potencia: 8,5-300 kW

Frecuencia: 50-60 Hz

Aplicación:motores hidráulicos para alimentación de herramientas en submarinos

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Motores acoplados en rueda

SM530

Máquina sincrona de Imanes permanentesRotor externoPotencia: 7 – 23kWTensión: 34 – 400V ACPar de giro: 330 Nm – 4.400Nm

Aplicación: vehiculos de transporte propulsados por electricidad

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Motores especiales: Motor sincrono de anillo

SM720

Especificaciones

Motor sincrono de imanes permanentesNº alto de polosElevado par de giroAlta velocidad de giro

Variedades de diseño

Motor de anilloMotor de sectorConstrucción planaA medida del cliente

Aplicación: en máquinas de resonancia magnética (TAG)

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Distribución según productos (División Drives)

7 %Otros8 %

Tecnologia Médica 85 %Elevación

7

Datos 2007

REDU-AR 11-06-20108

Dónde nos encontramos

Bieringen

Künzelsau

Parque Industrial Hohenlohe

REDU-AR 11-06-20109

Grupo Ziehl-Abegg en el mundo Estado: 2007

Legenda:

100 % empresas filiales

Representantes

Venta directa

REDU-AR 11-06-201010

Todo lo que resulta útil al cliente tiene valor

• Alta calidad de producto

• Competencia técnica y know-how

• Trabajadores motivados y altamente cualificados

• Flexibilidad y producción económica

• Desarrollo de producto consistente

La satisfacción del cliente es la garantia de nuestro éxito

REDU-AR 11-06-2010

Más información en www.ziehl-abegg.com

http://www.ziehlhttp://www.ziehl--abegg.comabegg.com

11

Ziehl-Abegg AG

Plantas de producción de Ziehl-Abegg

Ziehl-Abegg AG

Fundamentos básicos máquinas gearless Javier Garcia GarralónZiehl – Abegg Ibérica, S.L.Resp. Ventas España División Accionamientos

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En 1996, la multinacional finlandesa Kone lanza al mercado el modelo de ascensor sin sala de máquina Monospace, basado en el motor Ecodisc, que resultó ser el primer motor sincrono de imanes permanentes sin reductor (gearless) para aplicaciones de elevación.

Fundamentos básicos máquinas gearless

REDU-AR 11-06-2010


Definición:

Fuerza inducida en conductor con corrientesometido a campo magnético

I corrienteB campo magnéticoF Fuerza

batería

Principio de funcionamiento de un motor eléctrico

La ley de Lorentz es el principio básico de todo motor eléctrico

15

REDU-AR 11-06-2010


Principio de funcionamiento de un motor eléctrico

Comportamiento de un conductor excitado en campo magnético

1. Conductor sin corriente en campo magnético2. Campo magnético en conductor excitado3. Campo magnético resultante con corriente positiva por conductor4. Campo magnético resultante con corriente negativa por conductor

1 2 3 4

B

i

B

iFF

F= i(l x B)(Ley de Laplace)

16

REDU-AR 11-06-2010


Motor de corriente continua (DC)

• Estátor: polos con bobinado DC en estátor

• Rótor: bobinado DC con selector

• Campo magnético generado por imanes permanentes o polos de DC en estátor

17

REDU-AR 11-06-2010


Motor asíncrono

• Estátor: bobinado AC

• Rótor: bobinado cortocircuitado en rótor

• Campo magnético generado por corriente de magnetización en el estátor

• La diferencia entre la velocidad del rótor y la velocidad del campo del estátor es el“deslizamiento”

18


REDU-AR 11-06-2010


-W

+U

-V

+W

-U

+V

Dirección de giro del campo rotatorio

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Motor síncrono

• Estátor: bobinado AC

• Rótor: Imanes permanentes, que generan un campo magnético

• La velocidad del rótor es idéntica a la velocidad del campo magnético creado en el estátor => No hay “deslizamiento”

p60f

n×

=La velocidad depende de:• frequencia f [Hz] • tiempo t [s] • Número de pares de polos p

Cálculo de la velocidad en motor síncrono:

REDU-AR 11-06-2010


20

Fotografia MEF de campo magnético en motor sincrono de 30 polos excitado por imanes permanentes

Sobre la estructura del campo se construye una red de pequeños elementos. El computador calcula la ecuación fundamental del campo eléctrico para cada elemento. Asi se pueden obtener todas las caracteristicas de la máquina.

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Encoder absoluto

En el instante inmediatamente anterior a la arrancada, mediante el encoder se comprueba la posición del rótor respecto al estátor.

Por tanto, para que el variador de frecuencia sepa qué fase excitar y en qué magnitud, la conexión fases motor- variador de frecuencia debe ser perfectamente respetada:

¡ La conexión intercambiada de las fases del motor puede generar jerks y movimientos descontrolados del motor !

Encoder absoluto EnDat 1313 para motor síncrono

2048 señales senoidales

Connection terminal frequency inverter

Connection terminal motor

U U

V V

W W


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REDU-AR 11-06-2010

SM160.XX-SM200.15B

Imán C

Imán D

Disco fricción (contra la brida de fijación máquina )

Micros

SM225.XX-SM250.XX

Disco fricción (contra freno)

Fundamentos básicos máquinas gearless -Frenos (I)

Armadura

22

REDU-AR 11-06-201023

Certificado TÜV del freno cómo

dispositivo de seguridad contra

movimientos incontrolados de la

cabina hacia arriba (no se necesita

sistema de acuñamiento de subida)

Fundamentos básicos máquinas gearless -Frenos (II)

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Relación Constante Velocidad giro/frecuencia (deslizamiento cero)Relación constante Par giro/ CorrienteNo hay corriente de magnetización. El magnetismo está almacenado en el propio materialAlta calidad de regulación debido a simplicidad del modelo de motorMáquina compacta por carecer de corriente de magnetizaciónAl no existir conmutación mecánica (motor DC), no requiere mantenimiento (cómo en motor AC)

¡ Los motores sincronos con excitación por imanes permanentes son ideales para ser usados cómo accionamientos directos (gearless) con elevado confort de viaje !


24

Características técnicas de motores sincronos de Imanes Permanentes

REDU-AR 11-06-2010

Sin mantenimiento (cambio de aceite)

Escaso nivel sonoro

Mayor ahorro energético (directivas en desarrollo en la UE)

Elevadas velocidades de viaje

Tamaños de máquina más compactos


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Ventajas de las máquinas gearless

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Rescate: Fundamentos

• Ante una interrupción de la alimentación, el cortocircuitado de los terminales del bobinado del motor impide aceleración descontrolada del ascensor

• El cortocircuito genera un par de frenado eléctrico dependiente de la velocidad (rpm), que limita la velocidad del ascensor a un valor seguro (a diferencia del motor-reductor !)

Contactos auxiliares !

26

REDU-AR 11-06-2010


• Mecánicamente, mediante palanca de accionamiento manual en el freno => solución básica para sala de máquinas

• Eléctricamente (solución para sin/con sala de máquinas)

• Mediante UPS de minima potencia para alimentar el control y el freno: el control moverá ascensor en dirección del peso más ligero (via señal output del variador antes del corte) hasta la planta más cercana.

• Mediante rescatador EVAC 3 (Ziehl-Abegg) por baterias: solución completa para alimentar motor y llegar a planta en contra de la dirección más pesada => edificios alto tráfico y/o recorrido y/o carga

Rescate: Posibilidades

27

REDU-AR 11-06-2010

Tipo SM200

Tipo SM225 Tipo SM250

Motores síncronos serie ZETATOP

Diseñados para montaje en salas de máquinas o en el hueco


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Tipo SM160

REDU-AR 11-06-2010

Polea tractora con pieza antisalida cables

rodamiento

Despiece de máquina ZETATOP SM225

freno

encoder

Carcasa de motorEstátor con bobinado

rotor con imanes

Eje motriz

rodamiento

Brida lado A

Caja conexiones


29

REDU-AR 11-06-2010


Motores síncronos serie ZETASYN• Diseñados para montaje en pared del hueco • También aptos para cuarto de máquinas

Tipo SM700 Tipo SM860

30

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Despiece de máquina ZETASYN SM860

encoder

Carcasa de motor

Estátor con bobinado

rotor con imanes

frenos

Polea tractora con antisalida

Caja conexiones

Ventilación forzada

rodamiento

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REDU-AR 11-06-2010


Potencia del motor: Pérdidas

El motor convierte la energía eléctrica absorbida de la red, en energía mecánica.

Por tanto, se dan los siguientes tipos de pérdidas de potencia en la máquina:

• Pérdidas de hierro debido a las corrientes Eddy y el ciclo de magnetización en el material magnético (rotor)

• Pérdidas en de cobre, debido a la corriente que circula (I2xR)

• Pérdidas por fricción debido a rodamientos, resistencia aerodinámica por ventilación forzada

La relación entre la energía eléctrica absorbida y la energía mecánica entregada se denomina eficiencia ó rendimiento.

32

REDU-AR 11-06-2010

Potencia de motor

η Rendimiento P1 Potencia absorbida η=P2 Potencia de salida

P2

P1

Potencia absorbida P1

Potencia de salida P2

Pérdidas:De hierroDe CobreFricción


33

REDU-AR 11-06-2010

¿ Qué pasa en un motor-reductor de 2 velocidades ?

- Corriente muy elevada en arrancadas (aprox. 3,5-4 x I nominal)

- Corriente elevada en el cambio de rápida a lenta

- Pérdidas elevadas en el rotor debido al volante de inercia

necesidad de ventilación forzada

- Pérdidas elevadas en la aceleración y deceleración del ascensor

- Pérdidas mecánicas elevadas debidas a reductora


34

REDU-AR 11-06-2010

- Corriente en arrancada aprox. 1,5-2 x I nom

- Corriente baja en la frenada

- Pérdidas de rótor reducida (suficiente ventilación natural)

- Pérdidas elevadas en la aceleración y deceleración del ascensor

¿ Qué pasa en un motor-reductor con variación por frecuencia?


35

REDU-AR 11-06-201036

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

25% 50% 75% 100%

Efic

ien

cia

[%]

Par nominal carga [%]

Planetary gear

Worm gear

ZETATOP SM225.40-20

ZETASYN SM700.12-30

Comparativa de eficiencia gearless vs reductor


REDU-AR 11-06-2010

Máquina Gearless ZETATOP – Portfolio

6000 kg 1 m/s 4:11350 kg 4 m/s 1:11600 kg 3 m/s 1:13200 kg 1,6 m/s 2:1Dpoleas = 450 – 520 mm

1250 kg 2,5 m/s 2:11000 kg 1,6 m/s 1:11600 Kg 2 m/s 2:1Dpoleas = 320- 600 mm

400 kg 1,6 m/s 2:1675 kg 1,6 m/s 2:11000 kg 1,6 m/s 2:11250 Kg 1,6m/s 2:11375 Kg 1,6m/s 2:1Dpoleas = 210 -400 mm

SM250.60B SM250.80C/100C

SM200.40C SM225.60B

SM160.20/30/40 SM200.15C/20C/30C

37

400 kg 1,6 m/s 2:1675 kg 1,6 m/s 2:1 1000 kg 1,6 m/s 2:1Dpoleas =160-240 mm

1600 kg 3 m/s 2:12500 kg 2,5 m/s 2:15000 kg 1 m/s 4:11250 kg 2,5 m/s 1:1Dpoleas = 400 –600 mm

1250 kg 1,6 m/s 2:11600 kg 1 m/s 1:1630 Kg 2,5 m/s 2:1Dpoleas = 240-600 mm

Información general sobre el variador de frecuencia

Javier Garcia GarralónZiehl – Abegg Ibérica, S.L.Resp. Ventas España División Accionamientos

REDU-AR 11-06-2010


Función / Misión de un variador de frecuenciaControl infinito de la velocidad de un motor trifásico mediante la transformación de la tensión de entrada, partiendo de:

tensión fijafrecuencia fija

y generando:

tensión variable frecuencia variable

-800 V

-600 V

-400 V

-200 V

0 V

200 V

400 V

600 V

800 V

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69

L1

L2

L3

39

REDU-AR 11-06-2010


ZETADYN – Configuración

-800 V

-600 V

-400 V

-200 V

0 V

200 V

400 V

600 V

800 V

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69

L1

L2

L3

0 V

100 V

200 V

300 V

400 V

500 V

600 V

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69

L1 =

L2 =

L3 =

440 V

460 V

480 V

500 V

520 V

540 V

560 V

580 V

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66

U ZK

U ZK geglättet

40

REDU-AR 11-06-2010


Técnica de control orientado por campo

Segmentación de la corriente del estátor Is, que fluye al motor, en dos componentes:

Corriente de construcción de par IqCorriente de magnetización Id que crea el campo magnético en el motor

Iq e Id son vectores desfasados 90°La corriente de consumo (Is) del motor resulta de Iq e Id

En motores síncronos, Id=0, ya que el campo magnético es creado por los imanes permanentes

Consecuencias de variación frecuencia con control orientado por campo:reacción rápida ante cambios de carga (por ej. fricciones a lo largo de guias)control de velocidad exactopar máximo a velocidad 0 (eliminación efecto rollback)

Id

IqIs

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REDU-AR 11-06-2010

Diseñado para instalación en control de maniobra

Medidas reducidas para todo control de maniobra

Funcionamiento en lazo abierto posible (máq. asinc.)

Desde 11 A hasta 74A

Opciones de ampliación por módulos adicionales:

Comunicación CAN-BUStarjetas encoder diferentesMonitorización temperatura del motor

Accesorios separados: filtros, reactancia, resistencia

ZETADYN 3BF: Variador de frecuencia uso exclusivo para elevación

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REDU-AR 11-06-201043

Especialmente diseñado para ascensores sin sala de máquinas

Prestaciones del modelo 3BF, más:

Filtros, reactancia y contactores de motor integrados

Contactores silenciosos

Control alimentación del freno opcionalmente

Armario de maniobra más reducido

Desde 11 A hasta 74A

Prensaestopas EMC para la óptima conexión de cable pantalla

Versión 3CA para máquinas asincronas (lazo abierto posible)

Versión 3CS para máquinas gearless

ZETADYN 3C:Variador de frecuencia uso exclusivo para elevación

REDU-AR 11-06-201044

ZETADYN 3 –consola extraible ZETAPAD

Uso cómo control remoto, para ascensores sin sala de máquinas.

Distancias de cable hasta 50 mts max. a variador

Ranura para tarjeta SD

Parámetro de función de copiado y transferencia de datos

Back up de parámetros y de lista de erroresAnálisis de error expandido

Análisis de errores esporádicos

Documentación ampliada de procesos de curvas de viajes

REDU-AR 11-06-201045

Distribución típica de componentes en el hueco• Máquina y variador (ZETADYN 3C) arriba

Ascensores sin sala de máquinas (I)

REDU-AR 11-06-201046

Ascensores sin sala de máquinas (II)

Distribución típica de componentes en planta

Consola de operación del variador

Control

REDU-AR 11-06-201047

¡ Conexión de pantalla de los cables en el motor y en el variador!

Mantener distancias cortas:

1. Variador frecuencia máquina2. Variador frecuencia encoder3. Variador frecuencia res. frenado

Distancias largas sin problema:4. Variador frecuencia - consola5. Control – variador de frecuencia

1.3.

5.

2.

4.

Hueco

Red

Ascensores sin sala de máquinas (III)

REDU-AR 11-06-201048

Energy efficiencyAhorro energético en ascensores gearless (I)

Directiva VDI 4707 sobre eficiencia energética de ascensores

Standby En viaje

REDU-AR 11-06-201049

Modo de funcionamiento:

Conectado al Bus-DC del variador en lugar de la resistencia de frenadoEn viajes generativos, la tensión del Bus-DC aumentaLa energia excedente es devuelta a la redEsta energia puede ser usada por otros componentes

Beneficios:

Ahorro de costes de energia y de operaciónPosible obtener eficiencia energética clase A

Ahorro energético en ascensores gearless (II)

Unidad de regeneración energética

REDU-AR 11-06-201050

SVC 07 – 400 7 kWSVC 13 – 400 13 kWSVC 22 – 400 22 kWSVC 33 – 400 33 kWSVC 70 – 400 70 kW

Selección via software ZETALIFT

Unidad de regeneración energética

Ahorro energético en ascensores gearless (III)

REDU-AR 11-06-201051

Software ZETALIFT (descarga de web site)

Javier Garcia GarralónZiehl – Abegg Ibérica, S.L.Resp. Ventas España División Accionamientos

Casos de aplicación

REDU-AR 11-06-201053

Gama ZETATOP SM200C

Diseño a medida

1:1 ó 2:1

Entrecaidas desde 530 a 1000 mm

Entrecaida ajustable en pasos de 10mm

2 poleas de desvio (Ø240-Ø320mm) para obtener ángulo de abrazamiento180º-200º

Conjuntos ZETATOP- bancada (I)

REDU-AR 11-06-201054

Conjuntos ZETATOP- bancada (II)

Gama SM225

REDU-AR 11-06-201055

Ejemplos típicos de aplicación del ZETASYN

REDU-AR 11-06-201056

Motor tipo SM700.09

Posición: arriba encima

Suspensión: 1:1

Carga útil: 450 kg

Velocidad: 1 m/s

Ejemplo típico de aplicación del ZETASYN

REDU-AR 11-06-201057

Motor tipo SM700.12

Posición: sala superior

Suspensión: 1:1

Carga útil: 630 kg

Velocidad: 1 m/s


REDU-AR 11-06-2010

• Posición: sala inferior

• Suspensión: 2:1

• Carga útil: 1.200 kg

•Velocidad: 1 m/s


58

Motor tipo SM700.12

REDU-AR 11-06-201059

Motor tipo SM700.16


Suspensión: 1:1

Carga útil: 800 kg

Velocidad: 1 m/s


REDU-AR 11-06-201060

Motor tipo SM860.28


Suspensión: 1:1

Carga útil: 1.000 kg

Velocidad: 1 m/s


REDU-AR 11-06-201061

Motor tipo SM860.28


Suspensión: 1:1

Carga útil: 630 kg

Velocidad: 2,5 m/s


REDU-AR 11-06-201062

Ejemplos típicos de aplicación del ZETATOP

REDU-AR 11-06-201063

Ejemplo típico de aplicación del ZETATOP

Motor tipo SM200.30


Suspensión: 1:1

Carga útil: 450 kg

Velocidad: 1 m/s

Polea tractora: 270 mm

Diámetro de cable: 8 mm

REDU-AR 11-06-201064


Motor tipo SM200.20B


Suspensión: 2:1

Carga útil: 630 kg

Velocidad: 1 m/s


Cables: 6 x 6,5 mm

REDU-AR 11-06-201065




Suspensión: 2:1

Carga útil: 630 kg

Velocidad: 1 m/s


Cables: 6 x 6,5 mm

REDU-AR 11-06-201066




Suspensión: 2:1

Carga útil: 630 kg

Velocidad: 1,0 m/s

Cables: 6 x 6,7 mm


REDU-AR 11-06-201067



Posición: En el foso

Suspensión: 2:1


Velocidad: 1,0 m/s

Cables: 10 x 6,5 mm


REDU-AR 11-06-201068

Motor tipo SM160.30

Posición: arriba en hueco

Suspensión: 2:1

Carga útil: 480 kg

Velocidad: 1,0 m/s

Cables: 6 x 4,0 mm



REDU-AR 11-06-201069



Suspensión: 1:1

Carga útil: 320 kg

Velocidad: 1,0 m/s


REDU-AR 11-06-201070

Motor tipo SM225.40


Suspensión: 1:1

Carga útil: 630 kg

Velocidad: 1 m/s


REDU-AR 11-06-201071

Motor tipo SM225.40


Suspensión: 2:1


Velocidad: 1,6 m/s


REDU-AR 11-06-201072


en sala superior

Suspensión: 1:1

Carga útil: 630 kg


Velocidad: 2,0 m/s


REDU-AR 11-06-201073



Suspensión: 2:1


Velocidad: 1,6 m/s


REDU-AR 11-06-201074



Suspensión: 2:1


Velocidad: 2,0 m/s


REDU-AR 11-06-201075


REDU-AR 11-06-201076



Suspensión: 1:1


Velocidad: 1,0 m/s


REDU-AR 11-06-201077

Modernización – Ejemplo de secuencia de pasos

Unidad rescate EVAC 1C

ZETADYN 2

REDU-AR 11-06-201078

ZETATOP SM160 con variador monofásico

Aplicación para ascensores residenciales: SM160 & 3BF009-1:

Suspensión 2:13 poleas desvioHueco con poca fricción

REDU-AR 11-06-201079

Datos técnicos - 3BF009-1

Input: 1~ 230 V 50/60 Hz

Output: 3~ 175 V9A

Máx. corriente: 16.2A

Frecuencia conmutación:8… 16 kHz

Clase protección: IP20

Tamaño: igual que 3BF011

REDU-AR 11-06-201080

Diagrama de conexiones – SM160 & 3BF009-1

REDU-AR 11-06-201081

ARES, República Checa

SM160.20 (1.3 kW) / 3BF009-1

Q = 320 kg

V = 0.5 m/s

H = 13.8 m

Cables 6 x 4mm Drako 250 STX

Ejemplo de aplicación– SM160 & 3BF009-1

REDU-AR 11-06-201082

ZETADYN – EinbaukonzepteZiehl-Abegg

REDU-AR 11-06-201083

ZETADYN – Einbaukonzepte

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Ziehl-Abegg

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REDU-AR 11-06-201084

ZETADYN – Einbaukonzepte

Próxima cita:

18 y 19-08-10Sao Paolo

Ziehl-Abegg

¡Muchas gracias!

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