METHOD FOR ASSISTED REGULATION OF WATER QUANTITY IN A MEDIUM BY THE ACTION OF AN ELECTRICAL CURRENT

PROCEDE DE REGULARISATION ASSISTEE DU TAUX D'HYDROMETRIE D'UN MILIEU CHOISI SOUS L'ACTION D'UN COURANT ELECTRIQUE

Abrégé français

Contrôle et régulation du taux d'hydrométrique d'un milieu sur lequel on
applique un champ électrique unidirectionnel pulsé entre une ou deux
électrodes insérées dans le milieu traité avec une inversion séquentielle des
polarités du générateur, où on établit une différence de potentiel
unidirectionnel en choisissant l'orientation de ce champ par l'inversion des
polarités du générateur pour changer le sens du drainage de l'eau. Le résultat
recherché étant l'humidification ou l'assèchement du milieu du traité.
L'électrode peut être constituée par une partie métallique existant déjà dans
le milieu. Les sondes de mesures d'humidité et les électrodes de traitement
sont insérées dans le milieu et reliées à la centrale électronique qui régule
le taux d'hydrométrie pré-défini et le maintient en commandant la marche du
générateur. La disposition des électrodes et des sondes de mesure d'humidité
est liée au milieu et au résultat recherché. La centrale électronique régule
l'intensité et la tension en fonction des différents milieux, influences ou
changements survenant dans ceux-ci. La présente invention trouve une
application particulièrement efficace dans les domaines de l'agriculture et de
la construction.

Abrégé anglais

The invention concerns a method for controlling and regulating water quantity in a medium which consists in applying a pulsed unidirectional electric field between one or two electrodes inserted in the treated medium with sequential inversion of the generator polarities, whereby a unidirectional potential difference is established by selecting said field orientation by inversion of the generator polarities to modify the direction of the water draining, the aim being to humidify or drain the treated medium. The electrode can consist of a metallic part already present in the medium. The moisture measuring probes and the treating electrodes are inserted in the medium and connected to the electronic power unit which regulates the predetermined water quantity and maintains it by controlling the operation of the generator. The arrangement of the electrodes and moisture measuring probes is related to the medium and the desired result. The electronic power unit regulates the intensity and voltage depending on different media, influential circumstances or modifications occurring therein. The invention is particularly applicable and efficient in agriculture and the building industry.

Revendications

9
REVENDICATIONS
1.Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie
d'un milieu choisi sous l'action d'un courant électrique,
caractérisé en ce qu'on applique un champ électrique
unidirectionnel pulsé entre une ou deux électrodes insérées,
qui peut être constituée par une partie métallique ou une
armature conductrice existante dans le milieu traité, avec une
inversion séquentielle des polarités du générateur
2.Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie
caractérisé en ce que l'on applique une différence de
potentiel unidirectionnel entre une cathode et une anode en
choisissant l'orientation de ce champ par l'inversion des
polarités du générateur afin de charger le sens du drainage de
l'eau pour assécher ou au contraire humidifier le milieu visé.
3.Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie
selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en
ce que dans le cas où le milieu traité possède une trop grande
ou trop faible conductibilité pour atteindre le taux
hydrométrique choisi ou que celle-ci varie sous l'influence
d'agents extérieurs, la centrale électronique régule
automatiquement la tension et l'intensité adaptée de façon à
ce que le champ électrique puisse toujours agir efficacement.
4.Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie
selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'on
dispose d'une ou plusieurs sondes de mesure d'humidité dans le
milieu à traiter. Ces sondes de mesure peuvent dans certains
cas avoir aussi la fonction d'électrode de traitement, ceci
étant géré par la centrale électronique elle-même reliée au
générateur.

10
5.Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie
selon, les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que
l'emplacement et la disposition des sondes de mesure et des
électrodes de traitement sont liées à la mise en application
des principes de fonctionnement de la présente invention en
tenant compte des contraintes techniques spécifiques du
milieu rencontré et du résultat recherché.
6. Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie
selon la revendication 1 à 5 caractérisé en ce que la
centrale électronique analyse en permanence les relevés
effectués par les sondes de mesure d'humidité insérées dans
le milieu traité et stoppe ou met en marche le générateur
selon les besoins.

Description

CA 02335388 2000-10-24
WO 99/43902 1 PCT/FR98/00387
Procédé de régularisation assistée du taux d'hydrométrie d'un
milieu choisi sous l'action d'un courant électrique.
La présente invention a pour objet un procédé de régulation
assistée du taux d'hydrométrie d'un milieu choisi sous l'action
d'un çourant électrique.
Différents procédés utilisent l'énergie électrique pour
déshydrater certaines substances, dès lors qu'elles atteignent
un taux de porosité et de porométrie leur permèttant de se
comporter comme des tubes capillaires, dans ce cas l'eau
contenue obéit aux lois électroosmétiques.
Le brevet US 67,0350 par exemple traite la déshydratation de la
tourbe par électroosmose où dans le cas où la matière solide
au contact de l'eau présente une charge électrique négative,
le potentiel zéta est négatif et l'eau sort de la boue au
niveau de la cathode.
Ce procédé consiste à appliquer un champ électrique
unidirectionnel continu entre deux. électrodes. Nombreux sont
les procédés et dispositifs qui utilisént l'énergie électrique
pour essayer d'augmenter la mobilité de l'eau dans une
substance.
Les brevets US 3724543 et 3 782 465 par exemple décrivent des
dispositifs selon lesquels on place une ânode dans une cavité-
pétrolifère et on injecte de l'eau conductrice autour de cette
anode. On établit alors une différence de potentiel continue
entre cette anode et le cuvelage d'un point conductéur qui sert
de cathode. L'eau chauffée autour de l'anode migre vers la
cathôde sous l' effet de la pression et de l' él.ectroosmose en
entraînant le pétrole.

CA 02335388 2000-10-24
WO 99/43902 2 PCT/FR98100387
Le brevet F 2438122 par exemple concerne un procédé qui
favorise l'enfoncement d'un pieu dans le sol ayant une nappe
.d'eau au-dessus de la surface. Ce pieu possède un revêtement
électriquement conducteur relié au bas de celui-ci, une source
d'énergie électrique isolée et reliée entre la borne négative
de cette. source d'énergie et le revêtement conducteur, un
second conducteur électrique relié à la borne positive de la
source d' énergie et placé dans l' eau vers le bas le long de
l'extérieur du pieu de telle sorte qu'une friction entre le
pieu et le sol soit réduite, facilitant l'enfoncement du pieu
à travers le sol.
La présente invention concernant la régulation assistée du
taux hydrométrie d'un milieu choisi sous l'action d'uri courant
électrique trouve une application particulièrement efficace
dans les domaines de la construction et de l'agriculture.
Des essais ont été réalisés en laboratoire sur des
échantillons de terre cuites, des pierres de carrières et des
blocs de béton armé.
Ces échantillons ont été préalablement séchés puis immergés
20, d'un tiers dans des bacs d'eau. Après un mois, on constate que
l'eau est remontée dans la totalité des échantillons.
On applique alors un champ électrique unidirectionnel entre
les deux électrodes placées aux extrémités verticales non -
immergées de chaque échantillon en inversant les polarités
alternativement. Les électrodes jouant successivement un rôle
d'anode et de cathode: Ces essais ont. démontré que les
échantillons ainsi traités, pour les parties non immergées ont
une perte en eau d'environ 70~. Lors de l'immersion de
l'échantillon dans le liquide, celui=ci, par un phénomène
d'électroosmose traverse l'échantillon.

CA 02335388 2000-10-24
WO 99/43902 3 PCT/FR98/00387
I1 s'ensuit une légère différence de polarité entre les
extrémités non immergées de l' échantillon. A cela s' ajoutent
des phénomènes interfaciaux entre,ie liquide et le solide dont
les charges électriques se déplacent de paire avec le
cheminement de l'eau dans le matériau.
L'inversion de polarité séquentielle des électrodes a pour
effet de perturber, dans un premier temps, la.tension existant
entre les polarités initiales à la base de l'échantillon et à
son sommet, puis peu à peu il réduit et annule cette tension.
Cela a pour conséquence la disparition de l'ensemble des
phénomènes et réactions liés à la migration de l'eau dans
l'échantillon. La déshydratation du milieu traité se faisant
alors par voie capillaire vers les surfaces d'évaporation. Une
sonde de mesure d'humidité, disposée dans le matériau
préalablement connecté à une centrale électronique reliée à la
source d'énergie. Une fois le taux hydrométrique atteint, la
source d'énergie cesse son action. I1 en est de même dans le
cas où l'eau revient dans le matériau, la sonde de mesure le
signale à la centrale qui met én marche la source d'énergie
qui émet le champ électrique dans le milieu à traiter.
Les mêmes résultats ont été obtenus dans un délai plus court
en appliquant le .signal précédent à travers une seule
électrode dans le même type d'échantillon. Ce champ électrique
n' agit plus pour drainer le liquide vers une cathode ou une
anode mais se propage dans l'ensemble du matériau de façon
aléatoire, rompant au passage certaines liaisons qui
maintiennent le liquide dans son milieu. Il remet en cause les
phénomènes électriques ,interfaciaux, les tensions
superficielles . I1 agit sur . l' incidence dés courants induits
et les forces magnétiques qu'ils~génèrent.

CA 02335388 2000-10-24
WO 99/43902 4 PCT/FR98/00387
Les molécules d'eau ainsi libérées migrent vers les surfaces
d'évaporation du matériau traité, dans ce cas il ne s'agit plus
de créer un contrechamp osmotique comme l'ensemble dés
applications découlant des travaux de P. ERNST au début du
siècle, mais de considérer au .sein du matériau concerné les
mécanismes électrïques générateurs des phénomènes
hydrodynamiques. En tenant compte des mouvements liés, d'une
part à la quantité et à la propagation d'électricité qui
traverse le.milieu électrothylique et d'autre part à l'aisance
de celui-ci à répondre aux sollicitations du. champ électrique,
dépendant lui-même de la mobilité attachée aux- interactions
d'origine coulombienne. Une application parmi d'aûtres de la
présente . invention dans la construction ~ se trouve dans
l'accélération de L'assèchement des bétons armés fraîchement
coulés. En effet les délais d'assèchement d'une dalle et des
murs d'une construction neuve en béton créent un allongement
des travaux, augmenté par des éventuelles précipitations
atmosphériques ou un environnement hygrométrique défavorable.
I1 peut s'ensuivre lors des livraisons des bâtiments que les
enduits muraux, sol et plafond ne soient tôujours pas secs.
Ceci amène dans le temps un ensemble de désordres dont les
consëquences sont bien connues.
La présente invention enraye ces phénômènes et sa mise en oeuvre
peut être faite juste après la , coulée du béton armé ou plus
tard afin de rattraper les désordres qui commenceraient à
apparaître.
Uz~e fois le béton armé durci et décoffré, la source d'énergie
diffuse son champ électrique spécifique par les électrodes
insérées dans le béton mais on peut également utiliser comme
électrode l'armature métallique du béton dès lors que
l'intensité reste faible afin de ne pas mettre en péril 1-a
durée de vie des ferrailles armant le matériau.
*rB

CA 02335388 2000-10-24
WO 99/43902 5 PCT/FR98/0038?
Dans certains cas,. afin de ne pas atteindré un seuil
d'assèchement trop élevé qui pourrait remettre en cause la
qualité mécanique de certains matériaux traités, une sonde de
mesure d'humidité est reliée à une centrale électronique qui
stoppe le traitement,wne fois le taux d'hydrométrie choisi
atteint, ~.aissant la centrale en alerte: Des écarts ,de
températures peuvent apparaître, ceux-ci influencent la
vitesse de migration du liquide dans le milieu visé. Ä
l'échelle macromoléculaire, l'équilibre thermo dynamique
fluctue selon l'interaction des électrons et des protons
représentant des mouvements oscillatoires thermiques
prépondérants qui perturbent les sollicitations électriques.
Dans la présente invention la centrale électronique tient
compte des écarts de conductibilité que peut avoir chaque
milieu.
La tension et l'intensité émises sont appropriées de façon à
ce que le champ électrique reste efficace dans tous les cas
rencontrés.
La présente invention trouve une application dans le cadre de
l'agriculture.
Une série d'essais a été réalisée sur des terres de cultures.
Ces éxpériencés ne concernent que la. couche superficielle du
sol allant jusqu'à un mètre maximum de profondeur. On y
applique une différence de potentiel unidirectionnel pulsé
entre. deux électrodes disposées à une profondeur différente
l'une de.l'aut.re.- Après quelques semaines on, constate une
modification notable du taux hydrométrique de la. couche de
terre traitée. Le sol constitue un milieu électrolytique; où
l'eau, au contact avec les substances solides dé la terre, met
en jeu des phénomènés électrocinétiques. La différence de

CA 02335388 2000-10-24
WO 99/43902 6 PCT/FR98/00387
potentiel des deux milieux détermine une incidence
fondamentale sur le sens de la migration de l'eau. Ceci est
variable et dépend du taux de PH de la terre'. Aussi on tient
compte du signe du potentiel zéta rencontré pôur établir le
sens du champ unidirectionnel pulse. Dans le cas où le sol
présente une siccité élevée, on. applique.le champ électrique
pour attirer l'eau des couches~plus profondes du sol. L'eau
chemine par voie osmotique vers l'électrode disposée le moins
profondément dais le sôl. Ceci est pôssible uniquement dans
le cas où le. potentiel zéta~ est négatif, dans le cas
contraire, une inversion des polarités, commandée par la
centrale électronique à la source d'énergie permet d'obtenir
le résultat recherché.
Pour les t'erres arides qui n'ont plus de conductibilité du tout
il peut être nécessaire pour faciliter la marche du procédé
présentement décrit, de verser de l',.eau au-dessus des
emplacements des électrodes de traitement. L'eau versée
s'écoule dans la terre jusqu'à ce qu'elle atteigne la couche'
humide plus profonde. Ensuite on 'met. en marche la source
d'énergie qui, dans une premièrephase remonte .l'eau
précédemment versée vers les couches supérieures du .sol
attirant derrière elle la nappe d'eau plus profonde, et dans
une deuxième phase l'électrode draine vers les surfaces
d'évaporation l'eau venue à sa haûteur, la~terre retrouve un
taux hydrométrique normal, la sonde de mesure stoppe la
source d'énergie. Le cheminement de l'eau dans les
capillaires avec l'éventuelle aide du procédé permet à la
terre de retrouver un niveau d'humidité souhaité.

CA 02335388 2000-10-24
WO 99/43902 PCT/FR98/00387
7
Si d'importantes, pluies surviennent, l'eau sature le milieu,.
le champ électrique est orienté vers l'électrode .disposée le
plus profondément dans le sol. Le drainage de l'eau se
faisant vers le bas. Lôrsque l'on atteint . le taux
hydrométrique désiré, la sourçe d'énergie stoppe son travail.
Si la zône traitée de terre de culture couvre uné distance
importante pour une même source d'énergie, une série
d'électrodes disposées les unes au-dessus des autres sur
l'ensemble de la surface concernée est nécessaire.
Leur nombre étant important, la centralé augmente
automatiquement l'intensité pour compenser la charge
supplémentaire de travail.
Dans le cas où le potentiel zéta est nul, la matière solide
au contact de l'eau ne présente pas une charge superficielle.
Lorsque l'on applique une différence de potentiel entre les
électrodes haute et basse disposées dans la terre de culture
aucun mouvement d'eau ne se produit. Si l'on veut assécher le
milieu cela est possible dans la présente invention en
diffusant un champ électrique unidirectionnel pulsé par une
seule électrode. .Le processus de fonctionnement se déroule
dans la terre comme dans l'expérience précédemment décrite
sur les échantillons de terre cuite, pierres de carrière et
béton; celle-ci s'assèche rapidement après chaque
précipitation atmosphérique.
Mais si l'on veut réguler le sol à un taux hydrométrique
souhaité dans le cas de Pz nul, il est possible d'ajouter des
agents tensioactifs ioniques biolôgiquement compatibles âvec
le milieu.

CA 02335388 2000-10-24
WO 99/43902 8 PCT/FR98/00387
Afin de pouvoir établir comme précédemment une différence de
potentiel entre les deux électrodes pour drainer L'eau.
Pour la réalisation et la mise en oeuvre de la présentè
invention, il faudra tenir compte des contraintes attachées au
milieu.et à l'environnement.
Plus le milieu autorise une bonne propagation du champ
électrique et plus les électrodes pourront être éloignées Les
unes des autres et inversement. L'emplacement des sondes de
mesure détermine la zone traitée et régulée par la centrale
électronique, ceci n'empêchant pas le procédé d'être efficace
au-delà de l'aire choisie. Dans des proportions variables, la
disposition des sondes et des électrodes est spécifique afin
d'optimaliser le résultat recherché cas.par cas.
La périodicité du drainage électrique dépend du taux
hydrométrique à atteindre mais aussi de la nature des terres,
des différentes régiôns et saisons traversées.