BTS électrotechnique sujet Polynésie E42-session 2016 ... - Eduscol

[pic] ÉPREUVE E.4.2.
ÉTUDE D'UN SYSTÈME TECHNIQUE INDUSTRIEL CONCEPTION ET
INDUSTRIALISATION SESSION 2016
Durée : 4 heures Coefficient : 3 Matériel autorisé :
Calculatrice à fonctionnement autonome autorisée conformément à la
circulaire N 99-186 du 16/11/99. L'usage de tout autre matériel ou
document est interdit.
Documents à rendre avec la copie :
- le candidat répondra sur le dossier réponses et les feuilles de copie ; - le dossier réponses est à rendre agrafé au bas d'une copie. Dès que le sujet vous est remis, assurez-vous qu'il est complet. Le sujet
comporte trois dossiers :
- le dossier présentation-questionnement qui se compose de 14 pages,
numérotées de 1/14 à 14/14 ;
- le dossier réponses qui se compose de 4 pages, numérotées de 1/4 à 4/4 ;
- le dossier technique et ressources qui se compose de 26 pages,
numérotées de 1/26 à 26/26. Il sera tenu compte de la qualité de la rédaction, en particulier pour
les réponses aux questions ne nécessitant pas de calcul. Le correcteur ou
la correctrice attend des phrases construites respectant la syntaxe de la
langue française. Chaque réponse sera clairement précédée du numéro de
la question à laquelle elle se rapporte. Les notations du texte seront scrupuleusement respectées. BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016 ÉPREUVE E.4.2
Il est impératif de lire au préalable la présentation générale
Les cinq parties de l'épreuve sont indépendantes. Présentation générale 2 Enjeu 4 Problématiques E41 et E42 4 Questionnement 5 Partie A. Amélioration de la fiabilité mécanique 5 Partie B. Réglage de l'aspiration et optimisation énergétique 7 Partie C. Mise en sécurité 9 Partie D. Adaptation matérielle du départ turbine d'aspiration 11 Partie E. Choix et dimensionnement du système thermique 13
Présentation générale
« Le couturier de vos nuits depuis 1850 » Créée en 1850, l'entreprise DROUAULT intègre le groupe DODO en 2000. Le
site du MANS a connu une importante restructuration en 2011 permettant de
le doter des dernières innovations technologiques en matière de traitement
de la plume et du duvet. Le secteur d'activité de l'entreprise est principalement dans la création
d'objets confectionnés liés aux couchages : . oreillers ; . couettes ; . sur-matelas. La chaîne de réalisation de ces objets est en grande partie automatisée
mais l'intervention humaine est toujours très présente dans la partie
finale (confection) pour les produits haut de gamme. L'entreprise DROUAULT, sur sa chaîne de traitement des plumes (lavage,
séchage, tri) dispose de 3 trieuses de plumes qui permettent d'obtenir des
ballots de plumes de catégories différentes en fonction des objets à
confectionner. Un bureau d'étude est mandaté lors de l'année 2011 pour effectuer une
rénovation d'ampleur sur une des trieuses. Figure 1 : vue d'ensemble de la trieuse à rénover avec cases à vide
Silo stockant la matière à traiter Zone de chargement de la trieuse
0 Chargement manuel du silo
4 Chargement de la trieuse (à partir du silo)
par convoyage et aspiration Partie haute de la machine servant au tri par portance
?Tri par portance par aspiration et à l'aide d'agitateurs hauts Partie basse de la machine : la plume est triée et stockée en
compartiments ? Transit vers les compartiments bas des
plumes triées par ouverture des trappes Tuyaux reliant les compartiments bas aux cases à vide (les plumes de
chaque compartiment sont aspirées jusqu'à leur case à vide)
6 Vidage des compartiments bas vers les cases à vide par aspiration et
par brassage à l'aide des agitateurs bas Cases à vide conditionnant les plumes triées par catégories en ballots.
. Déchargement manuel des sacs de plumes
triées.
Fin de traitement Figure 2 : parties de la machine et cycle de tri
Enjeu
Le principe retenu pour trier les plumes reste performant et ne nécessite
pas d'évolution. La recherche d'une plus grande productivité conduit l'entreprise DROUAULT
à moderniser ses équipements. Une des trois trieuses de l'entreprise fait l'objet d'une rénovation
complète dans les domaines mécanique, électrique et fluidique. Problématiques E41 et E42
Les problématiques abordées dans les épreuves E41 (Pré-étude et
modélisation) et E42 (Conception et industrialisation) vont vous conduire
à modéliser le fonctionnement de certaines parties avant de proposer des
solutions techniques. Ces problématiques (parties des sujets) sont mises en évidence sur la
figure 3 ci-dessous. Questionnement
Partie A. Amélioration de la fiabilité mécanique
Contexte Observer, sur les documents DR1 et DR2, les quatre agitateurs (repérés M91
à M94) situés dans les compartiments bas de la machine. Ces agitateurs
brassent les plumes lors de l'aspiration vers les cases à vide où seront
stockées les différentes catégories de plumes. Les agitateurs bas évitent, en particulier, que les plumes ne viennent
boucher les orifices d'extraction (repérés par les trappes 12A à 15A). Chaque agitateur bas est constitué d'un motoréducteur asynchrone triphasé
de 0,55 kW et d'un arbre de 4,5 m de long, constitué de tiges et de pales
pour permettre le brassage. Chaque motoréducteur est câblé avant modification selon les schémas
indiqués sur le document DR3. L'accouplement « motoréducteur - arbre agitateur » est réalisé par une
liaison encastrement (emboitement des deux arbres et soudure) comme le
montre la figure de principe ci-dessous. Les agents du service maintenance signalent que l'accouplement casse très
souvent :
«Malgré la qualité de la soudure, celle-ci ne résiste pas » précisent-ils. L'installation d'un démarreur progressif pour les quatre motoréducteurs
permettra la modernisation de l'installation dans l'objectif d'une
meilleure productivité. Trois structures sont représentées sur le document DR4. La structure à
retenir doit permettre de répondre aux trois spécifications suivantes : > en régime normal, seul un des quatre agitateurs qui correspond au
compartiment
« à vider » est en fonctionnement ; > lors d'un réglage ou d'une maintenance, tous les agitateurs peuvent
être mis en fonctionnement par démarrage direct (pilotage des
sorties automates qui commandent les contacteurs) ; > lors d'un réglage ou d'une maintenance, il est possible de mettre
progressivement en rotation un agitateur indépendamment de l'état
des autres qu'ils soient en marche ou à l'arrêt.
Informations complémentaires L'expression « case à vide » est utilisée dans l'entreprise pour désigner
l'emplacement qui permet de stocker les plumes. Le transport des plumes
se fait grâce à l'air et elles restent « emprisonnées » dans les sacs. Vous devez repérer qu'il existe deux circuits indépendants de transport
des plumes. Le premier (doc. DR2) permet le chargement de plumes sur la
partie gauche. La turbine d'aspiration principale, sur la partie droite,
assure le tri de plumes. Le second circuit (doc. DR1) crée une
dépression par l'actionneur M3 au niveau des cases à vide. L'air aspiré
entre par l'orifice 15B (le principe est détaillé sur DR1). L'aspiration des plumes (doc. DR1) de chaque compartiment bas vers chaque
case à vide est à chaque fois assurée par l'actionneur M3. Un chronogramme, voir document DR5, présente la logique de commande du
vidage d'un compartiment. Les variables d'entrées et de sorties pour la commande des agitateurs, les
mnémoniques sont également détaillés dans le document DR5. Le démarreur progressif, repéré D9 sur le document DR4, est de la gamme
SIRIUS :
3RW40. Un extrait de sa documentation est donné sur le document DT1. Documents nécessaires pour cette partie :
? Dossier ressources : DR1 à DR5
? Dossier technique : DT1 1. Indiquer des causes probables de la rupture de l'accouplement et
proposer des solutions techniques pour éliminer ce problème. 2. Choix d'une structure de puissance pour répondre aux spécifications. 1. Justifier que les solutions 1 et 2 présentées sur le document
DR4 ne répondent pas complètement aux spécifications. 2. Expliquer le principe de fonctionnement de la solution 3 en
précisant, pour chaque spécification, les appareils
(contacteur(s), démarreur...) sollicités. 3. Compléter les liaisons entre le variateur et l'automate
sur le document- réponse DRA3. 4. Compléter le document-réponse DRA4 en indiquant les réceptivités et
les actions manquantes.
Partie B. Réglage de l'aspiration et optimisation énergétique |Contexte |
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| |Figure 5 : Plaque signalétique du moteur à |
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