WO2020030999A1 - Portaelectrodos para purificar agua y dispositivo flotante que lo comprende - Google Patents

Portaelectrodos para purificar agua y dispositivo flotante que lo comprende Download PDF

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Diego Luis Correa Salas
Faber Alberto Diaz Ospina
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Ambiente Soluciones S.A.S.
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Definitions

  • the present invention pertains to the technical field of water purification, specifically, to which it is carried out by releasing ions to water in order to achieve a purifying effect through the electrolytic effect on different types of alloys.
  • Composite metal with nanotechnological and purifying effect.
  • US 20020078990 teaches a floating disinfectant apparatus that employs a plurality of electrodes to come into contact with a body of water in order to achieve a maintenance-free disinfectant chemical generator, wherein the disinfectant chemical is chlorine and said Chlorine is generated by an electrolytic process.
  • the electrolytic reaction can be energized by photovoltaic cells, making the device self-contained and able to float freely within a body of water.
  • the energy source is channeled through a polarity reversal module, which alternates the direction of the current generated by the photovoltaic cells in a predetermined time interval, where said polarity inversion reduces the accumulation of tartar and prevents corrosion of metal electrodes.
  • document KR101383816 (B1) refers to a multi-contact electrode structure for electrolysis under water and an apparatus for sterilizing water using the structure.
  • the apparatus for sterilizing water includes an electrode structure that includes a first electrode consisting of a base and multiple bar-shaped electrodes, and a second electrode that is located perpendicular to the bar-shaped electrodes, and has holes for inserting bars, where multiple discharge points are created underwater.
  • the objective of this electrode structure is to generate electrolysis under water between an anode and a cathode and thus achieve water purification.
  • Application FR2709430 mentions an electrode holder device for pool filtration, which has an electrically insulating cover and metal terminals connected to the electric current, to which copper and silver electrodes are screwed. The bottom of the device is connected to a pipe that allows the entry and exit of water.
  • the inventors have identified in the technical field the need for new alternative devices that allow to carry out a process of purification of water bodies, which do not require or use the least possible amount of chemical substances that may become uncomfortable or harmful for health, but that allow to obtain high levels of purity.
  • the inventors have identified the need for devices that can operate autonomously and that are easily implemented in water bodies, as they have autonomous energy sources (renewable energy source, for example, solar energy) for the realization of the purification that is adequate and without the need for cables or electrical connections.
  • autonomous energy sources newable energy source, for example, solar energy
  • the inventors identified the need for devices that do not need to be removed from bodies of water when a human or animal comes into contact with the water being treated.
  • the inventors of the present application provide an electrode holder and a device comprising it that solve some of the needs mentioned herein.
  • the electrode holder comprises a base, a metal holder and a cover. A plurality of electrodes embedded inside the base and under the lid are embedded in the metal holder.
  • the electrodes can be of any material known in the technical field for the manufacture of electrodes, such as copper, zinc, silver, gold, stainless steel and combinations thereof.
  • the metal fastener can be connected to any source of electrical energy.
  • the electrode holder can be submerged in the body of water to be purified. Water flows into the electrode holder through holes in the base and in the lid, coming into contact with the electrodes embedded in the metal holder which in turn is in connection with an electric power source. The flow of electrical energy to the electrodes that are in contact with the water generates an oxide-reduction reaction, releasing ions, which have a purifying effect, to the water.
  • the floating device comprising the electrode holder has a monoblock construction, being smooth and waterproof, in one piece, which makes it impossible to embed molds, bacteria or residues.
  • This device allows the purification of industrial and / or recreational waters by means of metal multielectrodes that release ions and / or minerals by electric currents induced by a photovoltaic panel, thus achieving different metal ionic and / or particulate mineral mixtures for different physicochemical purposes in the Water.
  • the device of the invention also has an accessory that measures the pH of the water in order to maintain permanent control over the treatment performed.
  • the ionic purifying floating device of the present invention is composed of a photovoltaic module that receives energy from the sun and which, according to its size or capacity for generating voltage and current, can energize the electrodes through the holder of the electrode holder and produce different sizes of ionic and / or mineral particles according to the voltage, a light indicator that shows the state of the device at all times, an energy accumulation unit that allows to save the energy obtained through the photovoltaic module and thus maintain it for later use, day or night, the electrode holder described above that houses electrodes that come into contact with water for the release of ions and / or minerals to carry out in this way the purification thereof and a pH meter.
  • electrodes that come into contact with water for the release of ions and / or minerals are manufactured in materials selected from the group comprising copper, zinc, silver, gold and a special electrode. to soften water provided with a copper core and stainless steel coating, or combinations thereof.
  • the present invention allows to obtain an advantage over the elements or similar devices existing in the state of the art, it always provides an electrode holder and a device that involve and combine minerals and metals in their proper proportion in parts per million, allowing to remain in the body of water without having to be removed by not contaminating and not affecting human or animal health.
  • the light emitting diode (LED) of the floating device allows the user to show and indicate the status of the device at all times and provides a resistive load allowing control of the current flow and thus through the wavelength achieve nano sizes of ionic particles and others effects derived from the chromatic spectrum.
  • Both the electrode holder and the floating device that comprises it are simple to manufacture, economical, compact and do not require a large amount of space to achieve the purification of a large body of water, while its operation is based on consumption of the electrodes for the ionization of water, thus reducing the use of chlorine or chemical elements in the body of water to be treated. Finally, they are totally safe for humans and should not be removed when they come into direct contact with water, for example, in the case of recreational waters, such as a swimming pool.
  • the structure of the electrode holder particularly of the metal holder that houses the cylindrical electrodes, makes it possible to combine different electrodes of different materials, to obtain a combination of ions in the water having an improved purifying activity.
  • the structure of the purifying device allows the electrode holder to be easily removed and replaced when the electrodes have worn out, making the life of the rest of the floating device longer, by allowing reuse.
  • FIG. 1 corresponds to a perspective view of a preferred embodiment of the purifying device of the present invention.
  • FIG. 2 corresponds to an exploded view of a preferred embodiment of the purifying device of Figure 1, where all the internal elements thereof are shown.
  • FIG. 3 corresponds to a flat top view a preferred embodiment of the purifying device of Figure 1.
  • FIG. 4 corresponds to a flat side view a preferred embodiment of the purifying device of Figure 1.
  • FIG. 5 corresponds to a lower perspective view of a preferred embodiment of the purifying device of Figure 1, where the coupling of the electrode holder element to the main body is shown.
  • FIG. 6 corresponds to a top perspective view a preferred embodiment of the base of the electrode holder.
  • FIG. 7 corresponds to a top perspective view of a preferred embodiment of the metal holder of the electrode holder.
  • FIG. 8 corresponds to a top perspective view of the cover a preferred embodiment of the electrode holder.
  • FIG. 9 corresponds to an exploded view a preferred embodiment of the electrode holder, where the internal elements thereof are shown.
  • FIG. 10 corresponds to a top perspective view a preferred embodiment of the electrode holder.
  • FIG. 1 1 corresponds to a bottom view of a preferred embodiment of the purifying device of the invention.
  • the present invention relates to an electrode holder (6) comprising a base (8), a metal holder (9) and a cover (10), as illustrated in FIG. 9 and in FIG. 10.
  • the metal fastener (9) illustrated in FIG. 7, has a rectangular shape with a plurality of holes (109).
  • a pressure electrode (10) is embedded through each hole (109).
  • the fastener (9) has a flange (13) in the central part that protrudes towards the upper part of the fastener and that fits with a groove (15) in the cover (10).
  • the electrodes (1 10) that are embedded in the metal holder (9) can be in the form of an AA or AAA battery.
  • the electrodes may preferably have a cylindrical shape, in which case the holes in the metal holder are circular.
  • the base (8) is arranged at the bottom of the electrode holder (6), and comprises five walls that include a front wall (101), an opposite rear wall (102), a right wall (103), an opposite left wall (104), and a bottom wall (105), as illustrated in FIG. 6.
  • divisions (1 1) are arranged parallel to the right (103) and opposite left (104) walls, which form a plurality of channels, each receiving one of the electrodes (5) that they are embedded in the metal bra (9).
  • the right wall (103) and the left wall (104) opposite the base (8) each have holes (106) from end to end through which water flows into the electrode holder , coming into contact with the electrodes that are housed in the channels of the base.
  • the front wall (101) and the opposite rear wall (102) have holes (107) that are arranged across each of the plurality of channels, through which water also flows into the interior of the electrode holder, coming into contact with the electrodes that are housed in the channels of the base (8).
  • holes (108) are arranged along the base of the channels that also allow water to enter the electrode holder and come into contact with the electrodes (1 10).
  • each electrode (5) is located in one of the channels, as seen in FIG. 9.
  • some of the divisions (1 1) may comprise tabs (12), which protrude towards the top of the base (8), and which fit with grooves of the cover (10) of the electrode holder.
  • the cover (10) is arranged in the upper part of the electrode holder (6), and comprises a plurality of holes (1 1 1) through which water flows.
  • the cover (10) comprises the grooves (14) in which the tabs (12) of the base (8) fit, and the groove (15) in which the flange (13) of the fastener (9) fits.
  • the base (8), the fastener (9) and the cover (10) fit by configuring the electrode holder (6), as exemplified in FIG. 10.
  • the metal fastener flange comes into contact with the negative pole of an electric power source, such as an energy storage module, a power generating module, or a battery, connecting the electrodes that are in contact with Water with this negative pole.
  • the positive pole of the energy source is connected to a metallic element that is also in contact with water.
  • an oxide-reduction reaction is carried out that releases ions or minerals from the electrodes to the water.
  • the electrode holder can contact any body of water and any source of electrical energy to begin producing the reaction that releases ions with purifying action to the water to be treated.
  • the present invention is based on the principle of a general reaction called simple electrolysis of water, which consists of galvanic pairs with positive and negative electrical conditions that generate ions dispersed in the water, which depending on the metal and / or mineral that It is used generates positive or negative charges creating the different effects such as algaecide flocculator and ionizing purification antibacterial and antiviral and fungicidal.
  • the invention is directed to a floating, smooth, and impermeable device comprising the electrode holder described above and exemplified in FIG. 1 and in FIG. 1 1.
  • This device is a water purifier that makes use of ion release by electric currents induced by solar energy, thus achieving different metal and / or mineral ionic mixtures for different physicochemical purposes in the water.
  • the purifying device of the present invention is composed or comprises the following components or parts that make it different from existing devices in the state of the art: a photovoltaic module (1), which is composed of a photovoltaic panel, preferably 5 V 300 mA, either polycrystalline or monocrystalline, of varying size where said photovoltaic module (1) is of different powers, voltages and currents, preferably 5, has a cell efficiency of approximately 18% , Y It has an average weight of 1 gr, which makes it suitable to be placed on top of any type of water body; one or more light indicator elements (2), which allows the user to show and indicate the status of the device at all times and provides a resistive load allowing control of the current flow so that through the wavelength achieve nano sizes of ionic particles and other effects derived from the chromatic spectrum, wherein said indicator (2) is of the Light Emitting Diode (LED) type, such as a diode of any color and wavelength, preferably green, having a voltage between 1.5 VDC and 3 VDC with 0.03 m
  • LED Light Em
  • the purifying device (7) has a cavity (16) in its base, in which the electrode holder (6) fits as shown in FIG. 1 1.
  • the flange (13) of the metal fastener (9) comes into contact through the groove (17) with the plate (1 12) of the purifying device, which is arranged bent around the housing from inside the purifying device (7), outwards in the cavity (16) of connection with the electrode holder (6).
  • the plate (1 12) is connected to the negative pole of the energy accumulation unit or module (3), connecting said accumulation unit or module with the metal holder (9) and electrodes of the electrode holder.
  • the positive pole of the accumulation unit or module is connected to a metal element (1 13) outside the purifying device, which comes into contact with water.
  • the electrode holder can be connected with the negative pole of the electric power source in the cavity (16) by means of a set of two plates (4), as illustrated in FIG. two.
  • the floating device is an artifact of polymeric material, preferably disc type, as illustrated more clearly in FIG. 3, which has a photovoltaic solar panel (1) of sufficient voltage and milli-amperage necessary to achieve an electrolytic and electrochemical effect between the electrodes (5) of metallic alloy, dispersing through an internal plastic grid the ionic particles metallic to the water achieving in this way the purification of the same.
  • the floating device when operating with a solar panel, can continue to provide a purifying effect at hours of the day when there is not enough solar radiation to generate sufficient energy flow to these ends.
  • the accumulation unit or module allows the device to have energy autonomy for all its elements during the day and at night, regardless of the lack of solar radiation. With this module, it is ensured that ions continue to be released at night when there is no longer solar radiation that generates electricity in the photovoltaic module.
  • the electrode holder and the device of the present invention are designed, but not limited, to achieve a cleaning of approximately 500 gallons of water per electrode, while presenting an average life of 6- 12 months for each electrode.
  • its design allows a zero or no cost of chemicals, cleaning and energy, which makes it an environmentally friendly device with continuous operation, while its materials have excellent buoyancy in all types of bodies of water, especially in swimming pools.
  • One of the main advantages of the electrode holder (and therefore of the device of the present invention) and its operation based on the dispersion of ions in the water, is that it is not corrosive and is harmless, while it is more efficient that chlorine, normally used, in the purification of water and softens it by removing iron and calcium, and thus prolongs the life of the physical infrastructure such as filter tiles, motors, pipes in case of water bodies for recreational purposes, such as a pool.
  • the device of the present invention has the advantage that it is economical and uses resins and elements recovered from other processes in its manufacture, due to its materials, and in addition, it takes advantage of solar energy ensuring a good water quality, improving the costs and health of users, while making the use of Conventional electrical energy, so permanent cables are not required for power and can be left floating in the body of water in a free way.
  • the electrodes (5) are made of copper, zinc, silver, gold or with a copper core coated with stainless steel, and / or minerals, without limitation, where they are composed from 25% to 100% of each of the materials listed above for each case.
  • the electrode holder element (6) can be charged with any combination of electrodes (5), that is, any type of electrode (6) can be located in said electrode holder (6). 5) of any material, where the following preferred combinations are available, but where the scope of the present invention is not limited thereto: Copper - Zinc - Silver; Copper - Zinc - Gold; Copper - Silver; Zinc - Silver; Copper - Gold; Zinc - Gold; Copper - Copper - Copper - Copper - Copper; Copper - Copper - Copper - Zinc; Copper - Copper - Zinc - Zinc; Copper - Zinc - Zinc - Zinc; Copper - Zinc - Zinc - Zinc; Copper - Copper - Silver - Zinc; Copper - Silver - Zinc; Copper - Silver - Silver - Zinc; Copper - Silver - Silver - Zinc; Copper - Silver - Silver - Zinc; Copper - Silver - Silver - Zinc; Copper - Silver - Silver - Zinc
  • the materials defined above are highly important and relevant to the present invention, since the reaction products are copper ions or zinc ions that have the characteristic of precipitating the algae present in the water, said process is called flocculation, while the production of silver ions or gold ions have an antibacterial and antiviral effect in water, where said process is called disinfection, on the other hand a water softening effect is achieved when The electronegative charge of stainless steel electrically charges the iron and calcium particles by precipitating them for subsequent filtration, thus achieving a device with a double simultaneous effect.
  • the material from which the electrodes (5) are manufactured can be the aforementioned metals, as well as metal alloys, including minerals encapsulated in said electrodes (5), such as quartz, activated carbon and others.
  • the description made so far corresponds to one or several modalities of the present invention and is not and is not intended to be in any way limiting the scope of the present application, in accordance with how it is established and defined in the attached claim chapter.

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Abstract

La presente solicitud se encuentra relacionada con un porta-electrodos y un dispositivo flotante que lo comprende para la purificación de cuerpos de agua. El porta-electrodos comprende una base, un sujetador metálico y una tapa. En el sujetador metálico se incrustan una pluralidad de electrodos que se alojan dentro de la base y bajo la tapa. Los electrodos pueden ser de cobre, zinc, plata, oro, acero inoxidable o sus combinaciones. El sujetador metálico puede conectarse a cualquier fuente de energía eléctrica. El flujo de energía eléctrica hacia los electrodos que están en contacto con el agua genera una reacción de óxido-reducción, liberando iones, que tienen un efecto purificador, al agua. El dispositivo que comprende este porta-electrodos además comprende un módulo fotovoltaico, un módulo de acumulación de energía que funciona como fuente de energía eléctrica para los electrodos, un medidor de pH y una estructura externa.

Description

PORTAELECTRODOS PARA PURIFICAR AGUA Y DISPOSITIVO FLOTANTE QUE LO COMPRENDE
CAMPO TÉCNICO
[0001] La presente invención pertenece al campo técnico de la purificación de agua, específicamente, a la que se lleva a cabo mediante la liberación de iones al agua con el fin de lograr un efecto purificador a través del efecto electrolítico en diferentes tipos de aleaciones metálicas compuestas, con efecto nanotecnológico y purificador.
ESTADO DE LA TÉCNICA
[0002] En la actualidad, los cuerpos de agua son ampliamente utilizados para muchos propósitos, uno de los más comunes es para fines recreativos, como piscinas, las cuales son utilizadas por personas en diferentes climas. Sin embargo, los cuerpos de agua deben contar con un mantenimiento constante con el fin de evitar convertirse en un centro de propagación de enfermedades, ya que al tener agua estancada o quieta se acelera la proliferación de algas, bacterias y demás microorganismos, así como la propagación de pestes, que llevan a afectar la salud humana y animal.
[0003] En este sentido, todos los cuerpos de agua deben ser tratados y deben contar con un sistema de recirculación que permite que el agua esté en movimiento y no se estanque, evitando la producción de estas algas y/o microorganismos. La forma más comúnmente utilizada de ayudar en este proceso de purificación del agua es mediante el uso de cloro, el cual permite hacer una desinfección de dicho cuerpo de agua y es relativamente nocivo para la salud humana.
[0004] Se ha descubierto que el uso de cloro en los cuerpos de agua puede ser perjudicial para los seres humanos, ya que puede producir alergias en la piel y/o en otras partes del cuerpo que entran en contacto directo con el agua, tal como los ojos. Además, el cloro causa daños al cabello, y genera ciertos efectos a largo plazo, tales como afectaciones en la capa de ozono, ya que al evaporarse se convierte en un gas de efecto invernadero. Adicionalmente, el cloro daña y decolora las prendas de vestir y genera acumulaciones o incrustaciones de calcio en tuberías y en estructuras físicas que sostienen los cuerpos de agua, causando gastos y costos en mantenimiento. Por lo anterior, existen en el estado de la técnica alternativas que permitan hacer una desinfección del agua, buscando una menor cantidad de efectos secundarios. [0005] El documento US 20020078990 enseña un aparato desinfectante flotante que emplea una pluralidad de electrodos para entrar en contacto con un cuerpo de agua con el fin de lograr un generador químico desinfectante casi libre de mantenimiento, en donde el químico desinfectante es cloro y dicho cloro es generado mediante un proceso electrolítico. Así, la reacción electrolítica puede ser energizada por celdas fotovoltaicas, haciendo que el aparato sea autocontenido y capaz de flotar libremente dentro de un cuerpo de agua. Así mismo, la fuente de energía se canaliza a través de un módulo de inversión de polaridad, el cual alterna la dirección de la corriente generada por las celdas fotovoltaicas en un intervalo de tiempo predeterminado, en donde dicha inversión de la polaridad reduce la acumulación de sarro y previene la corrosión de los electrodos metálicos.
[0006] Por otro lado, el documento KR101383816 (B1 ) se refiere a una estructura para electrodos de tipo multicontacto para electrólisis bajo el agua y, un aparato para esterilizar agua usando la estructura. El aparato para esterilizar agua incluye una estructura de electrodos que incluye un primer electrodo compuesto por una base y múltiples electrodos en forma de barra, y un segundo electrodo que se ubica perpendicular a los electrodos en forma de barra, y tiene orificios para insertarlas barras, en donde se crean múltiples puntos de descargar bajo el agua. El objetivo de esta estructura de electrodos es generar la electrólisis bajo agua entre un ánodo y un cátodo y así lograr la purificación del agua.
[0007] La solicitud FR2709430 (A1 ) menciona un dispositivo porta-electrodos para filtración de piscinas, que cuenta con una tapa eléctricamente aislante y unos terminales metálicos conectados a la corriente eléctrica, a los que se atornillan electrodos de cobre y plata. La parte inferior del dispositivo se conecta a una tubería que permite la entrada y salida de agua.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
[0008] Los inventores han identificado en el campo técnico la necesidad de nuevos dispositivos alternativos que permitan realizar un proceso de purificación de cuerpos de agua, que no requieran o que utilicen la menor cantidad posible de sustancias químicas que puedan llegar a ser incómodas o perjudiciales para la salud, pero que permitan obtener altos niveles de pureza. Igualmente, han identificado los inventores la necesidad de dispositivos que puedan operar de forma autónoma y que sean de fácil implementación en los cuerpos de agua, al contar con fuentes de energía autónomas (fuente de energía renovable, por ejemplo, energía solar) para la realización de la purificación que sea adecuada y sin necesidad de cables o conexiones eléctricas. Además, se ha identificado la necesidad de dispositivos de purificación que no necesiten de mantenimiento constante y que cuando sea necesario llevarlo a cabo, el mantenimiento sea fácil de realizar. Más aún, los inventores identificaron la necesidad de dispositivos que no requieran ser removidos de los cuerpos de agua cuando un humano o animal entra en contacto con el agua que está siendo tratada. Además, existe la necesidad de dispositivos que puedan ser reutilizados durante un largo periodo de tiempo, y que por ende tengan una vida útil extendida.
[0009] Así pues, los inventores de la presente solicitud proporcionan un porta-electrodos y un dispositivo que lo comprende que solucionan algunas de las necesidades aquí mencionadas.
[0010] El porta-electrodos comprende una base, un sujetador metálico y una tapa. En el sujetador metálico se incrustan una pluralidad de electrodos que se alojan dentro de la base y bajo la tapa. Los electrodos pueden ser de cualquier material conocido en el campo técnico para la fabricación de electrodos, como por ejemplo cobre, zinc, plata, oro, acero inoxidable y sus combinaciones. El sujetador metálico puede conectarse a cualquier fuente de energía eléctrica. El porta-electrodos se puede sumergir en el cuerpo de agua a purificar. El agua fluye hacia el interior del porta-electrodos a través de orificios en la base y en la tapa, entrando en contacto con los electrodos incrustados en el sujetador metálico que a su vez se encuentra en conexión con una fuente de energía eléctrica. El flujo de energía eléctrica hacia los electrodos que están en contacto con el agua genera una reacción de óxido-reducción, liberando iones, que tienen un efecto purificador, al agua.
[0011] El dispositivo flotante que comprende el porta-electrodos, tiene una construcción monoblock, siendo liso e impermeable, de única pieza, lo que imposibilita la incrustación de mohos, bacterias o residuos. Este dispositivo permite la purificación de aguas industriales y/o recreativas por medio de multielectrodos metálicos que liberan iones y/o minerales mediante corrientes eléctricas inducidas por un panel fotovoltaico, logrando así diferentes mezclas iónicas metálicas y/o minerales particulados para diferentes propósitos fisicoquímicos en el agua. El dispositivo de la invención además cuenta con un accesorio que mide el pH del agua para así poder llevar un control permanente sobre el tratamiento realizado.
[0012] Así las cosas, el dispositivo flotante purificador iónico de la presente invención está compuesto de un módulo fotovoltaico que recibe la energía del sol y que de acuerdo a su tamaño o capacidad de generación de voltaje y corriente, podrá energizar de manera variable los electrodos a través del sujetador del porta-electrodos y producir diferentes tamaños de partículas iónicas y/o minerales de acuerdo al voltaje, un indicador luminoso que muestra el estado del dispositivo en todo momento, una unidad de acumulación de energía que permite guardar la energía obtenida a través del módulo fotovoltaico y así mantenerla para usarla posteriormente sea de día o de noche, el porta-electrodos anteriormente descrito que aloja electrodos que entran en contacto con el agua para la liberación de iones y/o minerales para llevar a cabo de esta forma la purificación de la misma y un medidor de pH.
[0013] En modalidades preferidas de la presente invención, los electrodos que entran en contacto con el agua para la liberación de iones y/o minerales, se fabrican en materiales seleccionados del grupo que comprende cobre, zinc, plata, oro y un electrodo especial para ablandar aguas provisto de un alma de cobre y recubrimiento de acero inoxidable, o combinaciones de los mismos.
[0014] De este modo, la presente invención permite obtener una ventaja sobre los elementos o dispositivos similares existentes en el estado del arte, toda vez provee un porta-electrodos y un dispositivo que involucran y combinan minerales y metales en su proporción adecuada en partes por millón, permitiendo permanecer en el cuerpo de agua sin necesidad de ser retirado al no contaminar y no afectar la salud humana o animal. El diodo emisor de luz (LED) del dispositivo flotante permite mostrar e indicarle el usuario el estado del dispositivo en todo momento y provee una carga resistiva permitiendo controlar el flujo de corriente y así mediante la longitud de onda lograr tamaños nano de partículas iónicas y otros efectos derivados del espectro cromático. Tanto el porta-electrodos como el dispositivo flotante que lo comprende son sencillos de fabricar, económicos, compactos y no requieren de una gran cantidad de espacio para lograr la purificación de un gran cuerpo de agua, al tiempo que su funcionamiento se basa en el consumo de los electrodos para la ionización del agua, reduciendo de esta forma el uso de cloro o elementos químicos en el cuerpo de agua a ser tratado. Finalmente, son totalmente seguros para los seres humanos y no deben ser retirados cuando se entra en contacto directo con el agua, por ejemplo, en el caso de aguas recreativas, tal como una piscina.
[0015] Adicionalmente, la estructura del porta-electrodos, particularmente del sujetador metálico que aloja los electrodos cilindricos, hace que sea posible combinar diferentes electrodos de diferentes materiales, para obtener una combinación de iones en el agua que tenga una actividad purificadora mejorada.
[0016] Adicionalmente, la estructura del dispositivo purificador permite que el porta-electrodos pueda removerse y reemplazarse fácilmente cuando los electrodos se han desgastado, haciendo que la vida útil del resto del dispositivo flotante sea mayor, al permitir su reutilización.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
[0017] La presente invención se entiende de forma más clara a partir de las siguientes figuras donde se muestran los componentes asociados al presente porta-electro dispositivo, así como los elementos novedosos con respecto al estado del arte, en donde, las figuras no pretenden limitar el alcance de la invención, el cual está dado únicamente por las reivindicaciones adjuntas, en donde:
[0018] FIG. 1 corresponde a una vista en perspectiva una modalidad preferente del dispositivo purificador de la presente invención.
[0019] FIG. 2 corresponde a una vista en explosión una modalidad preferente del dispositivo purificador de la Figura 1 , en donde se muestran todos los elementos internos del mismo.
[0020] FIG. 3 corresponde a una vista superior plana una modalidad preferente del dispositivo purificador de la Figura 1.
[0021] FIG. 4 corresponde a una vista lateral plana una modalidad preferente del dispositivo purificador de la Figura 1.
[0022] FIG. 5 corresponde a una vista en perspectiva inferior una modalidad preferente del dispositivo purificador de la Figura 1 , donde se muestra el acople del elemento porta-electrodo al cuerpo principal.
[0023] FIG. 6 corresponde a una vista en perspectiva superior una modalidad preferente de la base del porta-electrodos.
[0024] FIG. 7 corresponde a una vista en perspectiva superior una modalidad preferente del sujetador metálico del porta-electrodos.
[0025] FIG. 8 corresponde a una vista en perspectiva superior de la tapa una modalidad preferente del porta-electrodos.
[0026] FIG. 9 corresponde a una vista en explosión una modalidad preferente del porta- electrodos, en donde se muestran los elementos internos del mismo.
[0027] FIG. 10 corresponde a una vista en perspectiva superior una modalidad preferente del porta-electrodos.
[0028] FIG. 1 1 corresponde a una vista inferior de una modalidad preferente del dispositivo purificador de la invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
[0029] En un primer aspecto la presente invención se refiere a un porta-electrodos (6) que comprende una base (8), un sujetador metálico (9) y una tapa (10), como se ilustra en la FIG.9 y en la FIG. 10.
[0030] El sujetador metálico (9) que se ilustra en la FIG. 7, tiene una forma rectangular con una pluralidad de orificios (109). A través de cada orificio (109) se incrusta un electrodo (1 10) a presión. Además, el sujetador (9) tiene una pestaña (13) en la parte central que sobresale hacia la parte superior del sujetador y que encaja con una ranura (15) en la tapa (10). Preferentemente, los electrodos (1 10) que se incrustan en el sujetador metálico (9) pueden tener forma de batería AA o AAA. Los electrodos pueden preferentemente tener una forma cilindrica, en cuyo caso los orificios del sujetador metálico son circulares.
[0031] La base (8) se dispone en la parte inferior del porta-electrodos (6), y comprende cinco paredes que incluyen una pared frontal (101 ), una pared posterior opuesta (102), una pared derecha (103), una pared izquierda opuesta (104), y una pared inferior (105), como se ilustra en la FIG. 6. En la cavidad formada por las paredes, se disponen divisiones (1 1 ) paralelas a las paredes derecha (103) e izquierda opuesta (104), que forman una pluralidad de canales, cada uno recibiendo uno de los electrodos (5) que se incrustan en el sujetador metálico (9).
[0032] Como se puede observar en la FIG. 6, la pared derecha (103) y la pared izquierda (104) opuestas de la base (8), cuentan cada una con orificios (106) de extremo a extremo a través de los cuales fluye el agua hacia el interior del porta-electrodos, entrando en contacto con los electrodos que se alojan en los canales de la base. Asimismo, la pared frontal (101 ) y la pared posterior opuesta (102) cuentan con orificios (107) que se disponen a lo ancho de cada uno de la pluralidad de canales, a través de los cuáles también fluye el agua hacia el interior del porta-electrodos, entrando en contacto con los electrodos que se alojan en los canales de la base (8). En la pared inferior (105) se disponen orificios (108) a lo largo de la base de los canales que igualmente permiten que el agua ingrese al porta-electrodos y entre en contacto con los electrodos (1 10).
[0033] En la base (8), en la zona central de cada una de las divisiones (1 1 ), y de la pared derecha (103) y la pared izquierda (104) opuestas, se dispone una ranura perpendicular (16), en donde encaja el sujetador metálico (9) que aloja una pluralidad de electrodos, y, por lo tanto, cada electrodo (5) queda situado en uno de los canales, como se ve en la FIG. 9. Asimismo, algunas de las divisiones (1 1 ) pueden comprender pestañas (12), que sobresalen hacia la parte superior de la base (8), y que encajan con ranuras de la tapa (10) del porta-electrodos. [0034] La tapa (10) se dispone en la parte superior del porta-electrodos (6), y comprende una pluralidad de orificios (1 1 1 ) a través de los cuales fluye el agua. Estos orificios pueden ser circulares, curvos o de cualquier otra geometría apropiada para permitir que el agua fluya hacia el interior del porta-electrodos para entrar en contacto con los electrodos. Además, la tapa (10) comprende las ranuras (14) en las cuales encajan las pestañas (12) de la base (8), y la ranura (15) en la cual encaja la pestaña (13) del sujetador (9). Así, la base (8), el sujetador (9) y la tapa (10), encajan configurando el porta-electrodos (6), como se ejemplifica en la FIG. 10.
[0035] La pestaña del sujetador metálico entra en contacto con el polo negativo de una fuente de energía eléctrica, como por ejemplo un módulo acumulador de energía, un módulo generador de energía, o una batería, conectando los electrodos que se encuentran en contacto con el agua con este polo negativo. El polo positivo de la fuente de energía se conecta a un elemento metálico que también se encuentra en contacto con el agua. Como resultado del flujo de energía eléctrica que se genera con estas conexiones, se lleva a cabo una reacción de óxido-reducción que libera iones o minerales desde los electrodos al agua. De esta manera, el porta-electrodos puede ponerse en contacto con cualquier cuerpo de agua y con cualquier fuente de energía eléctrica para empezar a producir la reacción que libera iones con acción purificante al agua a ser tratada.
[0036] La presente invención se basa en el principio de una reacción general denominada electrólisis simple del agua, la cual consiste en pares galvánicos con condiciones eléctricas positiva y negativa que genera iones dispersos en el agua, que dependiendo del metal y/o mineral que se utilice genera cargas positivas o negativas creando los diferentes efectos como son alguicida floculador y purificación ionizante antibacterial y antiviral y fungicida.
[0037] En un segundo aspecto, la invención se encuentra dirigida a un dispositivo flotante, liso, e impermeable que comprende el porta-electrodos anteriormente descrito y se ejemplifica en la FIG. 1 y en la FIG. 1 1. Este dispositivo es un purificador de agua que hace uso de la liberación de iones mediante corrientes eléctricas inducidas por energía solar, logrando de esta forma diferentes mezclas iónicas metálicas y/o minerales para diferentes propósitos fisicoquímicos en el agua.
[0038] Así las cosas, el dispositivo purificador de la presente invención está compuesto o comprende los siguientes componentes o partes que lo hacen diferente de los dispositivos existentes en el estado del arte: un módulo fotovoltaico (1 ), el cual está compuesto por un panel fotovoltaico, preferiblemente de 5 V 300 mA, ya sea policristalino o monocristalino, de tamaño variado en donde dicho módulo fotovoltaico (1 ) es de diferentes potencias, voltajes y corrientes, preferiblemente de 5 , tiene una eficiencia de la celda de aproximadamente 18%, y presenta un peso promedio de 1 gr, lo cual lo hace adecuado para ser ubicado encima de cualquier tipo de cuerpo de agua; uno o varios elementos indicadores luminosos (2), el cual permite mostrar e indicarle al usuario el estado del dispositivo en todo momento y provee una carga resistiva permitiendo controlar el flujo de corriente para así mediante la longitud de onda lograr tamaños nano de partículas iónicas y otros efectos derivados del espectro cromático, en donde dicho indicador (2) es de tipo Diodo Emisor de Luz (LED), tal como un diodo de cualquier color y longitud de onda, preferiblemente verde, que presenta un voltaje entre 1 ,5 VDC y 3 VDC con 0.03 mA o mayor de corriente; una unidad o módulo de acumulación de energía (3) conectado con el módulo fotovoltaico (1 ) y la cual es la encargada de almacenar la energía recibida por dicho módulo (1 ), en donde la unidad de acumulación de energía (3) es preferiblemente una batería, que puede ser de tipo recargable, aunque también se contempla dentro de la presente invención cualquier tipo de batería; un medidor de pH (no mostrado), el cual permite obtener una medición de pH en el rango de 1 a 14, y se calibra preferiblemente en 4 o 6; el porta-electrodos de la presente invención anteriormente descrito que aloja una pluralidad de electrodos y que se encuentra en contacto con la unidad o módulo de acumulación de energía; y una estructura externa (7) dentro de la cual se almacenan todos los elementos previamente definidos, donde dicha estructura externa (7) tiene preferiblemente forma de plato, y es la que entra en contacto directo con el agua, razón por la cual debe ser fabricada en un material neutro que no afecte las propiedades del agua, al tiempo que debe ser totalmente hermética para no permitir el ingreso del agua para entrar en contacto con los elementos eléctricos (módulo fotovoltaico (1), unidad de almacenamiento de energía (3), etc.).
[0039] El dispositivo purificador (7) cuenta con una cavidad (16) en su base, en la cual encaja el porta-electrodos (6) como se muestra en la FIG. 1 1. La pestaña (13) del sujetador metálico (9), entra en contacto a través de la ranura (17) con la placa (1 12) del dispositivo purificador, la cual se dispone doblada alrededor de la carcasa desde el interior del dispositivo purificador (7), hacia el exterior en la cavidad (16) de empalme con el porta-electrodos (6). La placa (1 12) se encuentra conectada al polo negativo de la unidad o módulo de acumulación de energía (3), conectando dicha unidad o módulo de acumulación con el sujetador metálico (9) y los electrodos del porta-electrodos. Por su parte, el polo positivo de la unidad o módulo de acumulación se encuentra conectado con un elemento metálico (1 13) en el exterior del dispositivo purificador, el cual entra en contacto con el agua. Así, se inicia una reacción de óxido-reducción que permite la liberación de iones desde los electrodos alojados en el sujetador metálico hacia el agua. Asimismo, en la pared superior de la cavidad (16) se disponen dos ranuras, en las que encajan las pestañas (12) de la base (8) del porta-electrodos (6), para sostener el porta-electrodos (6) sujetado al dispositivo purificador (7).
[0040] En otra modalidad del dispositivo purificador, el porta-electrodos puede conectarse con el polo negativo de la fuente de energía eléctrica en la cavidad (16) por medio de un conjunto de dos placas (4), como se ilustra en la FIG. 2.
[0041] Así las cosas, el dispositivo flotante es un artefacto de material polimérico, preferiblemente tipo disco, tal como se ilustra de forma más clara en la FIG. 3, que posee en su parte superior adosada una placa solar fotovoltaica (1 ) de suficiente voltaje y mili-amperaje necesarios para lograr un efecto electrolítico y electroquímico entre los electrodos (5) de aleación metálica, dispersando así por medio de una rejilla interior plástica las partículas iónicas metálicas al agua logrando de esta forma la purificación de la misma.
[0042] Al emplear una unidad o módulo de acumulación de energía, el dispositivo flotante, cuando opera con un panel solar, puede continuar proporcionando un efecto purificador en horas del día en las que no hay radiación solar suficiente para generar flujo de energía suficiente para estos fines. Particularmente, la unidad o módulo de acumulación permite que el dispositivo tenga autonomía energética para todos sus elementos en el día y en la noche, sin importar que no haya radiación solar. Con este módulo, se asegura que se sigan liberando iones en horas de la noche cuando ya no existe radiación solar que genere energía eléctrica en el módulo fotovoltaico.
[0043] De otra parte, el porta-electrodos y el dispositivo de la presente invención está diseñado, pero no limitado, para lograr una limpieza de aproximadamente 500 galones de agua por cada electrodo, al tiempo que presenta una vida útil en promedio 6-12 meses por cada electrodo. Además, su diseño permite tener un costo cero o nulo de químicos, limpieza y de energía, lo que lo convierte en un dispositivo amigable con el medio ambiente y de funcionamiento continuo, al tiempo que por sus materiales tiene una excelente flotabilidad en todo tipo de cuerpos de agua, especialmente en piscinas.
[0044] Una de las principales ventajas del porta-electrodos (y por ende del dispositivo de la presente invención) y su funcionamiento a base de dispersión de iones en el agua, es que no es corrosivo y es inocuo, al tiempo que es más eficiente que el cloro, utilizado normalmente, en la purificación de agua y la ablanda retirándose el hierro y el calcio, y de esta forma prolonga la vida útil de la infraestructura física tales como los baldosines filtro, motores, tubería en caso de cuerpos de agua para fines recreativos, tal como una piscina.
[0045] Así mismo, el dispositivo de la presente invención presenta la ventaja que es económico y utiliza resinas y elementos recuperados de otros procesos en su fabricación, debido a sus materiales, y además, aprovecha la energía solar asegurando una buena calidad de agua, mejorando los costos y la salud de los usuarios, al tiempo hace opcional el uso de energía eléctrica convencional, por lo que no se requieren de cables permanentes para su alimentación y se puede dejar flotando en el cuerpo de agua de una forma libre.
[0046] En una modalidad preferida de la invención, los electrodos (5) son fabricados en cobre, zinc, plata, oro o con alma de cobre recubierto de acero inoxidable, y/o minerales, sin limitación, en donde los mismos están compuestos de 25% a 100% de cada uno de los materiales anteriormente enunciados para cada caso.
[0047] Del mismo modo, de forma preferida, el elemento porta-electrodos (6) puede ser cargado con cualquier combinación de electrodos (5), es decir, se puede ubicar en dicho porta- electrodos (6) cualquier tipo de electrodo (5) de cualquier material, en donde se tienen las siguientes combinaciones preferidas, pero en donde el alcance de la presente invención no se limita a las mismas: Cobre - Zinc - Plata; Cobre - Zinc - Oro; Cobre - Plata; Zinc - Plata; Cobre - Oro; Zinc - Oro; Cobre - Cobre - Cobre - Cobre; Cobre - Cobre - Cobre - Zinc; Cobre - Cobre - Zinc - Zinc; Cobre - Zinc - Zinc - Zinc; Zinc - Zinc - Zinc - Zinc; Cobre - Cobre - Plata - Zinc; Cobre - Plata - Plata - Zinc; Cobre - Plata - Plata - Plata; Cobre - Cobre - Plata - Plata; Plata - Plata - Plata - Plata; Zinc - Zinc - Zinc - Plata; Zinc - Zinc - Plata - Plata; Zinc - Plata - Plata - Plata; Plata - Plata - Plata - Plata; Acero inoxidable - Cobre.
[0048] De acuerdo con lo anterior, es importante tener en cuenta que en cualquiera de las aleaciones mencionadas que contienen oro, se desea un porcentaje de oro al 99% de pureza, es decir, un oro de 24 quilates.
[0049] Así las cosas, los materiales definidos anteriormente son altamente importantes y relevantes para la presente invención, toda vez que los productos de la reacción son iones de cobre o iones de zinc que tienen la característica de precipitar las algas presentes en el agua, dicho proceso es el denominado floculación, mientras que la producción de iones de plata o iones de oro tienen un efecto antibacterial y antiviral en el agua, donde dicho proceso es denominado desinfección, por otro lado se consigue un efecto ablandador del agua cuando por medio de la carga electronegativa del acero inoxidable se carga eléctricamente las partículas de hierro y calcio precipitándolas para posterior filtrado, logrando de esta forma un dispositivo con un doble efecto simultáneo.
[0050] En una modalidad alterna, el material del cual se fabrican los electrodos (5) pueden ser lo metales anteriormente mencionados, así como aleaciones metálicas, incluyendo minerales encapsulados en dichos electrodos (5), tal como cuarzo, carbón activado y otros. [0051] La descripción hecha hasta ahora corresponde a una o varias modalidades de la presente invención y no es ni pretende ser de alguna manera limitante del alcance de la presente solicitud, de acuerdo con cómo se establece y define en el capítulo reivindicatorío adjunto.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . Un porta-electrodos (6), que comprende
una base (8);
un sujetador metálico (9) en el que se incrusta uno o más electrodos (1 10); y
una tapa (10);
en donde el sujetador metálico se acopla al interior de la base, alojándose los electrodos dentro de la base (8) y bajo la tapa (10), estando la base (8) acoplada a la tapa (10), y estando el sujetador metálico en conexión con el polo negativo de una fuente de electricidad y el polo positivo de la fuente de electricidad estando en conexión con un elemento metálico exterior.
2. El porta-electrodos (6) de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la base (8) se dispone en la parte inferior del porta-electrodos (6), y comprende cinco paredes que incluyen una pared frontal (101 ), una pared posterior (102) opuesta, una pared derecha (103), una pared izquierda (104) opuesta, y una pared inferior (105), que forman una cavidad, en donde se disponen divisiones (1 1 ) paralelas a las paredes derecha (103) e izquierda (104) opuestas, que forman una pluralidad de canales, cada uno alojando un electrodo de la pluralidad de electrodos (5) incrustados en el sujetador metálico (9); en donde
la pared derecha (103) y la pared izquierda (104), comprenden, cada una, orificios (106) de extremo a extremo;
la pared frontal (101 ) y la pared posterior (102) opuesta comprenden orificios (107) que se disponen a lo ancho de cada uno de la pluralidad de canales;
la pared inferior (105) comprende orificios (108) a lo largo de la base de los canales; en la zona central de cada una de las divisiones (1 1 ), y de la pared derecha (103) y la pared izquierda (104) opuestas, se dispone una ranura perpendicular (16), en donde encaja el sujetador metálico (9) en el que se incrusta la pluralidad de electrodos; y
una o más de las divisiones (1 1 ) comprenden unas pestañas (12), que sobresalen hacia la parte superior de la base y se acoplan a la tapa (10).
3. El porta-electrodos (6) de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el sujetador metálico (9) tiene una forma rectangular y comprende orificios (109) y una pestaña en la parte central (13), que sobresale hacia la parte superior del sujetador, en donde a través de cada uno de los orificios (109) se incrusta a presión un electrodo de la pluralidad de electrodos.
4. El porta-electrodos (6) de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la tapa (10) se dispone en la parte superior del porta-electrodos (6), y comprende una pluralidad de orificios (1 1 1 ) y una pluralidad de ranuras (14) en las cuales encajan unas pestañas (12) de la base (8), y una ranura (15) en la cual encaja una pestaña (13) del sujetador (9).
5. El porta-electrodos (6) de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde los electrodos están hechos de un material que se selecciona del grupo que consiste en cobre, zinc, plata, oro, cobre, acero inoxidable y combinaciones de los mismos.
6. El porta-electrodos (6) de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde los electrodos (5) además comprenden aleaciones metálicas con minerales encapsulados.
7. Un dispositivo flotante purificador iónico de agua, que comprende
un módulo fotovoltaico;
un módulo de acumulación de energía (3) conectado con el módulo fotovoltaico (1 );
un medidor de pH;
un porta-electrodos (6) acoplado a una cavidad (16) en la base del dispositivo, que comprende
una base (8);
un sujetador metálico (9) en el que se incrusta una pluralidad de electrodos (1 10); y una tapa (10);
en donde el sujetador metálico se acopla al interior de la base, alojándose los electrodos dentro de la base (8) y bajo la tapa (10), estando la base (8) acoplada a la tapa (10), y estando el sujetador metálico en conexión con el polo negativo del módulo de acumulación de energía (3) y el polo positivo del módulo de acumulación de energía estando en conexión con un elemento metálico exterior (113); y
una estructura externa (7) dentro de la cual se almacenan todos los elementos del dispositivo.
8. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, que además comprende uno o más elementos indicadores luminosos (2).
9. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, en donde
la base (8) del porta-electrodos (6) se dispone en la parte inferior del porta-electrodos (6), y comprende cinco paredes que incluyen una pared frontal (101 ), una pared posterior (102) opuesta, una pared derecha (103), una pared izquierda (104) opuesta, y una pared inferior (105), que forman una cavidad, en donde se disponen divisiones (1 1 ) paralelas a las paredes derecha (103) e izquierda (104) opuestas, que forman una pluralidad de canales, cada uno alojando un electrodo de la pluralidad de electrodos (5) incrustados en el sujetador metálico (9); en donde
la pared derecha (103) y la pared izquierda (104), comprenden, cada una, orificios (106) de extremo a extremo; la pared frontal (101 ) y la pared posterior (102) opuesta comprenden orificios (107) que se disponen a lo ancho de cada uno de la pluralidad de canales;
la pared inferior (105) comprende orificios (108) a lo largo de la base de los canales; en la zona central de cada una de las divisiones (1 1 ), y de la pared derecha (103) y la pared izquierda (104) opuestas, se dispone una ranura perpendicular (16), en donde encaja el sujetador metálico (9) en el que se incrusta la pluralidad de electrodos; y
una o más de las divisiones (1 1 ) comprenden unas pestañas (12), que sobresalen hacia la parte superior de la base y se acoplan a la tapa (10).
10. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el sujetador metálico (9) tiene una forma rectangular y comprende orificios (109) y una pestaña en la parte central (13), que sobresale hacia la parte superior del sujetador, en donde a través de cada uno de los orificios (109) se incrusta a presión un electrodo de la pluralidad de electrodos y estando la pestaña (13) en conexión con el polo negativo del módulo de acumulación de energía (3).
1 1. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la tapa (10) se dispone en la parte superior del porta-electrodos (6), y comprende una pluralidad de orificios (1 1 1 ) y una pluralidad de ranuras (14) en las cuales encajan unas pestañas (12) de la base (8), y una ranura (15) en la cual encaja una pestaña (13) del sujetador (9).
12. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, en donde los electrodos están hechos de un material que se selecciona del grupo que consiste en cobre, zinc, plata, oro, cobre, acero inoxidable y combinaciones de los mismos.
13. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, en donde los electrodos (5) además comprenden aleaciones metálicas con minerales encapsulados.
14. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la pestaña (13) del sujetador metálico (9) está en conexión con el polo negativo del módulo de acumulación de energía (3) mediante una placa (1 12) que se dispone doblada desde el interior hacia el exterior del dispositivo, a través de una ranura (17) en la cavidad (16) de la base del dispositivo.
15. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, en donde en la cavidad (16) de la base del dispositivo se disponen dos ranuras en donde encajan las pestañas (12) de la base del porta-electrodos.
PCT/IB2019/055656 2018-08-09 2019-07-03 Portaelectrodos para purificar agua y dispositivo flotante que lo comprende WO2020030999A1 (es)

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