ES1069515U - Portaelectrodos adaptable para electrolisis. - Google Patents
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Abstract
1. Portaelectrodos adaptable para electrolisis, que estando especialmente concebido para electrolisis de soluciones acuosas en cualquier recipiente, depósito o contenedor tanto abierto como cerrado con la posibilidad de acoplar cualquier tipo de electrodo de distintos materiales y formas y para distintas finalidades, se caracteriza porque está constituido a partir de una carcasa (1), en forma de cazoleta invertida, abierta inferiormente, carcasa en cuya zona superior se establecen medios de acceso estanco para una pareja de cables (5-5''), o cable de dos hilos, de polaridades opuestas, a través de los que el dispositivo se conecta a una fuente de alimentación, cables que se bifurcan en el seno de dicha carcasa para rematarse en sendas uniones eléctricas (6-6'') a los que se conectan al menos dos contactos (7-7'') materializados en respectivas pletinas, preferentemente de titanio, dotadas de medios de conexión practicables de los correspondientes electrodos (8-8''), habiéndose previsto que los medios de acceso estanco, los cables (5-5''), las uniones eléctricas (6-6''), así como parcialmente las pletinas o contactos (7-7''), a excepción de sus extremos de conexión a los electrodos (8-8'') queden perfectamente aislados en el seno de la carcasa (1) mediante el relleno de la misma de un material de relleno (9) aislante, tal como poliéster o similar. 2. Portaelectrodos adaptable para electrolisis, según reivindicación 1, caracterizado porque los medios de acceso estanco para la pareja de cables (5-5'') se materializan en un tubo roscado (4) formal y dimensionalmente adecuado a un orificio (3) establecido sobre la base de la carcasa (1), habiéndose previsto que dicho tubo roscado incorpore un relleno interno (11) de material aislante y fijador, tal como silicona, o similar con el propósito de proteger el cable. 3. Portaelectrodos adaptable para electrolisis, según reivindicación 1, caracterizado porque la pareja de cables o cable de dos hilos (5-5'') se remata por su extremidad libre en un conector eléctrico (10). 4. Portaelectrodos adaptable para electrolisis, según reivindicación 1, caracterizado porque en función de la finalidad de la electrolisis, el número de contactos (7-7'') pueden ser, 2, 3 o más, de manera que las uniones eléctricas (6-6'') se harán de modo que siempre los electrodos (8-8'') contiguos tengan polaridades opuestas. 5. Portaelectrodos adaptable para electrolisis, según reivindicación 1, caracterizado porque los medios de fijación de los contactos (7-7'') a los electrodos (8-8'') se materializan en conjuntos de tornillos-tuerca (12-13), (12''-13''), preferentemente de plástico, siendo los tornillos (12) pasantes por orificios formal y dimensionalmente adecuados, practicados tanto sobre los contactos (7-7'') como sobre los electrodos (8-8''). 6. Portaelectrodos adaptable para electrolisis, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cuando el mismo está destinado a ser implantado en un sistema cerrado, con el tubo roscado (4) colaboran una tuerca (18) y una junta de estanqueidad (19) para estabilización del mismo sobre la tapa (15) o superficie superior de que se trate, a través del correspondiente orificio pasante. 7. Portaelectrodos adaptable para electrolisis, según reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque cuando el mismo está destinado a ser implantado en un sistema abierto, el tubo roscado (4) se asociará de forma estanca a una conducción (21) a través de la que son pasantes los cables (5-5'') y el conectar (10), contando dicha conducción (21) con los codos (22) o accesorios que sean necesarios para conducir dichos cables hasta el exterior del sistema.
Description
Portaelectrodos adaptable para electrolisis.
La presente invención se refiere a un porta
electrodos adaptable para electrolisis, cuya finalidad es la de
ofrecer un dispositivo sumamente versátil que permita realizar
electrolisis de soluciones acuosas en cualquier recipiente,
depósito o contenedor tanto abierto como cerrado con la posibilidad
de acoplar cualquier tipo de electrodo de distintos materiales y
formas y para distintas finalidades.
El objetivo del tratamiento de aguas es
conseguir un agua que tenga las propiedades y características
óptimas y adecuadas para un uso específico. Para este fin se
emplean infinidad de técnicas tanto químicas, físicas como
biológicas.
En primer lugar debemos aclarar que el concepto
de agua o aguas que manejamos comúnmente no corresponde la
definición química que de todos es conocido se refiere al compuesto
puro integrado solamente por oxígeno e hidrógeno. El término
popular de aguas se refiere a un conjunto de sustancias que tienen
como factor común que el compuesto químico conocido como agua,
(H_{2}O), se encuentra en mayor proporción que los demás
componentes, por lo que las propiedades químicas, físicas o
biológicas de esas sustancias son distintas. En una palabra, cuando
decimos agua coloquialmente nos referimos a una solución acuosa de
compuestos, tanto orgánicos como inorgánicos así como en disolución
o en suspensión. La clasificaciones y utilidades de las aguas es
enorme y se escapa al fin de este escrito por lo que debemos dar
por sentado que nuestro equipo, motivo de esta solicitud, es de
aplicación general a cualquier tipo de aguas y que su utilización y
adaptación dependerá de la finalidad y usos del agua en cuestión
sometida a tratamiento.
El fenómeno de la electrolisis se efectúa en una
celda de electrolisis y consiste en la descomposición de una
solución por una corriente eléctrica. Esta corriente entra en la
solución a través de dos electrodos idénticos y de polaridad
eléctrica opuesta. La solución estará compuesta de compuestos
ionizables, estos se desdoblan en iones positivos y negativos, los
cuales emigran y se acumulan en los electrodos llamados Ánodo y
Cátodo, positivo y negativo, respectivamente.
En lo que se refiere a la electrolisis del agua,
cuando a una solución conteniendo agua (H_{2}O), se le pasa una
corriente eléctrica continua polarizada se detecta que a partir de
un cierto potencial se inicia un desprendimiento de gases, ese
potencial se llama de descomposición y a partir de ahí el aumento
del voltaje implicara un aumento de la corriente que pasa por la
celda.
De hecho el voltaje de descomposición del agua
es el mismo en soluciones con distintas propiedades químicas,
físicas. La conclusión es que existe un proceso común en cada caso.
El único proceso común en todas las soluciones acuosas es la
descomposición del agua, consistente en la descarga de los iones
hidronio, H^{+}, en el cátodo, produciendo hidrógeno gas, y la
descarga de los iones hidroxilo, OH^{-}, en el ánodo, produciendo
la liberación de oxígeno
gas.
gas.
Además de estos dos gases atómicos elementales,
uno de los cuales, el oxígeno molecular, O_{2}, tiene un
potencial de oxidación y una velocidad de reacción tan alta que ya
él solo sería capaz tratar el agua produciendo su desinfección y
clarificación, se da el hecho de que además se forman otros
compuestos con estructuras de moléculas, iones y radicales libres
de formas muy complejas y potenciales de oxidación muy altos.
La electrolisis del agua provoca cambios en la
estructura electrónica y estado energético de los elementos y
compuestos químicos que forman parte de la solución acuosa,
especialmente en la molécula y los átomos del agua, dando lugar a
un gran aumento de su actividad iónica y sus potenciales de
oxidación-reducción. Este gran aumento energético
por elevación del potencial Electroquímico del agua conlleva un
aumento en su capacidad de realizar trabajos especialmente en el
tratamiento y depuración de aguas.
En resumen la electrolisis genera los compuestos
activos que producen el tratamiento de depuración del agua por
medio de un proceso químico-físico de
oxidación-reducción dando lugar a la desinfección,
clarificación y otros procesos de tratamiento y acondicionamiento
como son el evitar o eliminar la contaminación biológica,
carbonatar y acidificar el agua, ayudar en la coagulación y
floculación de la materia disuelta en el agua, en definitiva el
proceso de electrolisis del agua genera elementos y compuestos que
activan las propiedades electroquímicas de esta permitiendo su
mejora de calidad química, biológica y organoléptica.
En cuanto al fenómeno de oxidación, por
definición es la combinación de un elemento o compuesto con átomos
de oxígeno, en esta reacción el átomo de oxígeno gana electrones a
costa del otro elemento o compuesto. Por analogía decimos que se
produce un proceso oxidante siempre que en una reacción
Electro-Química exista un trasvase de electrones
entre átomos intervenga o no átomos de oxígeno.
Las reacciones de oxidación modifican las
propiedades químicas de los compuestos por alteración de sus
estructuras atómicas y moleculares.
Estas reacciones de oxidación en el caso
específico que nos interesa que son soluciones acuosas nos permiten
generar los procesos de tratamiento y acondicionamiento del agua
con los resultados finales más importantes de desinfección y
esterilización por su efecto biocida y clarificación del agua al
descomponer y facilitar la eliminación de los compuestos tanto en
disolución como sólidos en suspensión que producen turbidez en el
agua.
La electrolisis es una tecnología que se está
utilizando en el tratamiento de aguas, en aplicaciones tales como;
activación electroquímica del agua, electrolisis salina, generación
de iones, generación de CO_{2}. En todos los casos, la
electrolisis que da lugar a la descomposición de los electrolitos,
liberación de productos o compuestos activos, se realiza en cámaras
cerradas llamadas celdas electrolíticas, estas cámaras, con diseño y
construcción acorde para el trabajo específico y resultados
deseados, se incorporan a un circuito o instalación de depuración o
tratamiento de aguas quedando limitado su posibilidad de aplicación
a las limitaciones o características de la instalación así como su
utilidad estará restringida a ese uso especifico tanto en
resultados como en diseño.
El solicitante no tiene conocimiento de un
accesorio o aditamento comercialmente distribuido que permita
realizar la electrolisis de una instalación sin contar con la
necesaria incorporación de la correspondiente cámara de
electrolisis en el circuito de tratamiento, con la igualmente
necesaria modificación y alteración estructural de ésta.
En todos los casos conocidos por el solicitante,
el conjunto de los electrodos, zona en la cual se efectúa la
electrolisis, está formando parte inseparable de la celda
electrolítica y ésta de la instalación.
Así pues, el solicitante no tiene conocimiento
de accesorios comerciales que permitan realizar electrolisis de
soluciones acuosas en cualquier recipiente, depósito o contenedor
tanto abierto como cerrado con la posibilidad de acoplar cualquier
tipo de electrodo de distintos materiales y formas y para distintas
finalidades.
El portaelectrodos adaptable para electrolisis
que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria
la problemática anteriormente expuesta, proporcionando un accesorio
adaptable para la electrolisis totalmente versátil y
multi-funcional que permite realizar la
electrolisis del agua en cualquier recipiente, depósito o contenedor
donde se pueda introducir y estabilizar, realizando cualquier
trabajo de electrolisis así como empleando cualquier tipo de
electrodos diseñados para cualquier función, tales como activación,
cloración, carbonatación, etc.
De forma más concreta, el equipo está
constituido a partir de un solo cuerpo compacto dentro del cual se
encuentran los elementos que integran el portaelectrodos
propiamente dicho, en el que participa un cuerpo central de forma
rectangular y de grosor adecuado para contener embutidos los demás
elementos, dentro de una masa plástica de relleno y fijación.
De la cara interna del citado cuerpo sobresalen
los contactos eléctricos de Titanio a los cuales se conectan los
electrodos, de material, tipo y forma adecuados, de modo que su
conexión será de acuerdo con el tipo de electrodos aunque la manera
típica será por medio de un tornillo de plástico con tuerca y
arandela de apriete, tal como se verá seguidamente. La separación
de estos porta-electrodos estará determinada en
función del tipo de electrodos y la finalidad del trabajo que están
realizando; activación electroquímica del agua, electro cloración
de piscinas, desinfección en contenedor cerrado, producción de
cloro libre, lejía, in situ, carbonatación de piscinas o
acuarios, etc., así como de la forma y dimensiones de los
electrodos.
Por la cara plana opuesta sobresale un tubo
roscado que tiene una doble finalidad; por un lado, permitir la
entrada del cable conductor de la corriente eléctrica que alimenta
los electrodos y por otro, servir de medio de sujeción o enganche
del porta electrodo al recipiente cerrado o al sostén en cualquier
contenedor abierto o cerrado.
En el caso de los sistemas cerrados normalmente
el tubo roscado atravesará la tapa, filtros de arena, prefiltro
bomba, etc., sujetándose por medio de una tuerca de apriete
exterior y haciendo un cierre estanco por medio de junta de caucho
colocada en la parte interior del sistema.
En los sistemas abiertos, depósitos, acuarios,
baldes, cubetas, etc., el tubo roscado ira conectado a un
accesorio, normalmente de PVC, que es el que además de conducir el
cable de alimentación eléctrica, servirá de sostén y enganche al
sistema o instalación.
Dentro del cuerpo o parte sólida del porta
electrodo se encuentra la sección de los contactos de titanio que
están unidos a los conductores eléctricos de la fuente de
alimentación, esta unión es sólida, intima y permanente,
garantizando una perfecta conexión eléctrica entre los porta
electrodos de titanio y los electrodos que realizan la electrolisis,
tanto los contactos de titanio como cables están debidamente
incrustados y protegidos dentro del material plástico. Por su parte
el tubo roscado dentro del cuerpo está fuertemente sujeto y
consolidado dentro del material de fijación y relleno, impidiendo
cualquier fallo de sujeción.
A partir de esta estructuración, el equipo de la
invención podrá ser aplicado en cualquier campo de la electrolisis,
y especialmente en el de tratamiento de aguas por la técnica de la
Electrolisis, estos pueden ser:
- -
- Activación Electroquímica del agua en instalaciones de piscinas, hidromasajes, circuitos de refrigeración con torres, acuarios, piscifactorías, fuentes públicas y ornamentales, balsas de agua, agua de riegos, etc.
- -
- Desinfección de agua para uso potable y sanitario.
- -
- Desinfección de instrumental en cubeta.
- -
- Desinfección y tratamiento de aguas de circuitos de lavado y desinfección.
- -
- Producción de Cloro libre, lejía, in situ para higiene local.
- -
- Generación de CO_{2} con electrodos de grafito. Carbonatación del agua. Ajuste de pH.
- -
- Producción de iones metálicos para el tratamiento de aguas.
Si bien estas son sólo algunas de las muchas
aplicaciones en que se puede utilizar el dispositivo.
Dentro de cada una de las posibles aplicaciones
pueden existir distintas formas de instalación del portaelectrodos.
Existen dos maneras claramente diferenciadas de utilización; en
sistemas cerrados y en sistemas abiertos.
Dentro de los sistemas cerrados tenemos los
casos, por ejemplo, de circuitos de una piscina, hidromasaje, etc.,
en este caso el portaelectrodos se podrá instalar en el prefiltro
de la bomba de recirculación o en el filtro de material o cartucho
y en último caso en cualquier skimer.
En el caso de un circuito recirculante de
refrigeración con torre, el portaelectrodos se puede instalar tanto
en el prefiltro de bomba recirculante como también en el filtro de
limpieza, si lo tiene o también instalarlo en la balsa de la torre
es decir en la zona abierta.
En los sistemas abiertos, depósitos, balsas,
baldes, etc., la instalación fácil y simple pues este se sostiene
prácticamente del mismo deposito sin ningún tipo de montaje
adicional, en la figura 4 se ve la simplicidad de su montaje. En el
caso de los depósitos grandes el equipo puede emplear el método de
flotación para distribuir sus productos activos por todo el
sistema.
Se puede afirmar que las combinaciones de campos
de aplicación y posibles instalaciones del
porta-electrodos que la invención propone son
enormes por lo que puede considerarse un equipo muy versátil y
multifuncional adaptable a cualquier demanda y necesidad.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista en alzado y en
sección de un portaelectrodos adaptable para electrolisis realizado
de acuerdo con el objeto de la presente invención.
La figura 2.- Muestra una vista exterior del
conjunto de la figura anterior.
La figura 3.- Muestra, según una vista similar a
la de la figura 1, el dispositivo de las figuras anteriores montado
en un sistema cerrado.
La figura 4.- Muestra, finalmente, según una
vista similar a la de la figura 2 el dispositivo de las figuras 1 y
2 montado en un sistema abierto, en dos posiciones de montaje,
horizontal y vertical.
A la vista de las figuras reseñadas puede
observarse como el dispositivo que se preconiza está constituido a
partir de un cuerpo principal o carcasa (1), en forma de cazoleta
invertida, abierta inferiormente, cuya geometría podrá variar en
función de distintos parámetros de diseño, pudiendo materializarse
en un cubo rectangular, hexagonal, o cualquier cuerpo geométrico
que se adapte a las necesidades específicas de cada caso, carcasa
(1) que en cualquier caso presentará su base superior (2) cerrada, a
excepción de un orificio (3) en el que se inserta un tubo roscado
(4), formal y dimensionalmente adecuado para permitir el paso a su
través de una pareja de cables (5-5'), o en su caso
un cable de dos hilos, de polaridades opuestas, con un roscado
exterior (4) que actúe como medio de fijación del dispositivo, tal y
como se verá seguidamente.
El tubo roscado (4) accede parcialmente al
interior del seno de la carcasa (1), donde los hilos (5) y (5') se
bifurcan para rematarse en sendas uniones eléctricas
(6-6') a los que se conectan sendos contactos
(7-7') materializados en respectivas pletinas de
titanio sobre las que se conectan de forma amovible los
correspondientes electrodos (8-8').
El tubo roscado (4), los hilos
(5-5'), las uniones eléctricas
(6-6'), así como parcialmente las pletinas o
contactos (7-7') quedan perfectamente aislados en
el seno de la carcasa (1) mediante el relleno de la misma de un
material de relleno (9), generalmente poliéster, no permitiendo
jamás un fallo de sujeción o problemas de falta de estanquidad.
El cable de dos hilos o cables
(5-5') se remata exteriormente en un conector
eléctrico (10) que le permitirá unirse a la correspondiente fuente
de alimentación, no representada en las figuras.
Asimismo, el tubo roscado (4) incorporará un
relleno interno (11) de material aislante y fijador, tal como
silicona, o similar con el propósito de proteger el cable.
El número de contactos (7-7')
pueden ser, 2, 3 o más dependiendo de la finalidad de la
electrolisis, de manera que las uniones eléctricas
(6-6') se harán de manera que siempre los
electrodos (8-8') contiguos tengan polaridades
opuestas.
La unión entre los cables eléctricos
(5-5') y los contactos de Titanio
(7-7'), será de una eficiencia total, garantizando
una conexión eléctrica a prueba de fallos.
Asimismo, la ubicación, separación y orientación
de los contactos (7-7') será perfecta y acorde al
trabajo de electrolisis a realizar, realizándose con la mayor
precisión para garantizar que los electrodos (8-8')
estén correctamente separados y con sus planos paralelos.
Tal y como se ha comentado anteriormente, los
electrodos (8-8') se fijarán de forma amovible a
los contactos (7-7'), para lo cual las pletinas en
las que están materializadas dichos contactos estarán afectadas por
un orificio, formal y dimensionalmente coincidente con otro
orificio practicado sobre el correspondiente electrodo, de manera
que mediante un conjunto tornillo-tuerca
(12-13), preferentemente de plástico, se llevará a
cabo dicha unión.
Así pues, y tal y como se puede observar en la
figura 2, de la cara inferior de la carcasa (1) emergerán parte de
las pletinas de titanio que constituyen los contactos
(7-7') sobre las que podrán fijarse los
correspondiente electrodos (8-8').
Tal y como se ha descrito repetidamente, el
dispositivo de la invención presenta una gran versatilidad, de
manera que éste puede ser instalado indistintamente en sistemas
cerrados, como el de la figura 3, o bien en sistemas abiertos como
el de la figura 4.
En el primero de los casos, el correspondiente a
la figura 3, puede observarse como el dispositivo puede implantarse
en un contenedor cerrado (14), dotado de una tapa superior (15),
que se fija mediante tornillos (16), de manera que mediante la
práctica de un orificio (17) a la tapa (15), formal y
dimensionalmente adecuado al diámetro externo del tubo roscado (4),
el cuerpo o carcasa (1) del portaelectrodos podrá disponerse
internamente a dicho conjunto, quedando suspendido de dicha tapa
con la colaboración de la correspondiente tuerca (18) y de una
junta de estanqueidad (19) que se interpone entre la tapa (15) y la
carcasa (1).
Por su parte, en sistemas abiertos (20) como el
de la figura 4, el dispositivo de la invención podrá disponerse en
diversas posiciones, como por ejemplo en vertical, tal como aparece
representado en la zona derecha de dicha figura, o en horizontal,
como se representan en la zona izquierda, de manera que el citado
tubo roscado (4) se asociará de forma estanca a una conducción (21)
a través de la que son pasantes los cables (5-5') y
el conector (10), contando dicha conducción (21) con los codos (22)
o accesorios que sean necesarios para conducir dichos cables hasta
el exterior del sistema.
Claims (7)
1. Portaelectrodos adaptable para electrolisis,
que estando especialmente concebido para electrolisis de soluciones
acuosas en cualquier recipiente, depósito o contenedor tanto
abierto como cerrado con la posibilidad de acoplar cualquier tipo
de electrodo de distintos materiales y formas y para distintas
finalidades, se caracteriza porque está constituido a partir
de una carcasa (1), en forma de cazoleta invertida, abierta
inferiormente, carcasa en cuya zona superior se establecen medios de
acceso estanco para una pareja de cables (5-5'), o
cable de dos hilos, de polaridades opuestas, a través de los que el
dispositivo se conecta a una fuente de alimentación, cables que se
bifurcan en el seno de dicha carcasa para rematarse en sendas
uniones eléctricas (6-6') a los que se conectan al
menos dos contactos (7-7') materializados en
respectivas pletinas, preferentemente de titanio, dotadas de medios
de conexión practicables de los correspondientes electrodos
(8-8'), habiéndose previsto que los medios de
acceso estanco, los cables (5-5'), las uniones
eléctricas (6-6'), así como parcialmente las
pletinas o contactos (7-7'), a excepción de sus
extremos de conexión a los electrodos (8-8') queden
perfectamente aislados en el seno de la carcasa (1) mediante el
relleno de la misma de un material de relleno (9) aislante, tal
como poliéster o similar.
2. Portaelectrodos adaptable para electrolisis,
según reivindicación 1ª, caracterizado porque los medios de
acceso estanco para la pareja de cables (5-5') se
materializan en un tubo roscado (4) formal y dimensionalmente
adecuado a un orificio (3) establecido sobre la base de la carcasa
(1), habiéndose previsto que dicho tubo roscado incorpore un
relleno interno (11) de material aislante y fijador, tal como
silicona, o similar con el propósito de proteger el cable.
3. Portaelectrodos adaptable para electrolisis,
según reivindicación 1ª, caracterizado porque la pareja de
cables o cable de dos hilos (5-5') se remata por su
extremidad libre en un conector eléctrico (10).
4. Portaelectrodos adaptable para electrolisis,
según reivindicación 1ª, caracterizado porque en función de
la finalidad de la electrolisis, el numero de contactos
(7-7') pueden ser, 2, 3 o más, de manera que las
uniones eléctricas (6-6') se harán de modo que
siempre los electrodos (8-8') contiguos tengan
polaridades opuestas.
5. Portaelectrodos adaptable para electrolisis,
según reivindicación 1ª, caracterizado porque los medios de
fijación de los contactos (7-7') a los electrodos
(8-8') se materializan en conjuntos de
tornillos-tuerca (12-13),
(12'-13'), preferentemente de plástico, siendo los
tornillos (12) pasantes por orificios formal y dimensionalmente
adecuados, practicados tanto sobre los contactos
(7-7') como sobre los electrodos
(8-8').
6. Portaelectrodos adaptable para electrolisis,
según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
cuando el mismo está destinado a ser implantado en un sistema
cerrado, con el tubo roscado (4) colaboran una tuerca (18) y una
junta de estanqueidad (19) para estabilización del mismo sobre la
tapa (15) o superficie superior de que se trate, a través del
correspondiente orificio pasante.
7. Portaelectrodos adaptable para electrolisis,
según reivindicaciones 1ª a 5ª, caracterizado porque cuando
el mismo está destinado a ser implantado en un sistema abierto, el
tubo roscado (4) se asociará de forma estanca a una conducción (21)
a través de la que son pasantes los cables (5-5') y
el conector (10), contando dicha conducción (21) con los codos (22)
o accesorios que sean necesarios para conducir dichos cables hasta
el exterior del sistema.
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