Lycée Pré de Cordy , SARLAT - Conception : F .Rouillé

CCF BTS CRSA : Situation d’évaluation n°1

ETUDE d’un Container Refuge

Vous devez justifier toutes vos réponses ( par une phrase , un calcul, une expérimentation….. )

Des annexes sont disponibles en fin de sujet et comportent des informations permettant d’étayer vos réponses .

Refuge en milieu hostile : le Container

La société RISKTOUT est mandatée pour la conception et la mise en œuvre de refuges en milieu hostile . La solution retenue sera l’utilisation d’un container acier sur lequel des modifications seront apportées afin de satisfaire la demande des clients. Données techniques : Container: L: 4,55 m l:2,20 m h: 2,26 m m:1030 kg v:18 m3 épaisseur= 5mm

en acier solide et étanche dont la conductivité thermique est : λacier = 50,2 w.m-1.k-1

conductivité thermique du bois est : λbois = 0,12 w.m-1.k-1

La gravité dans la zone d’implantation est constante et vaut : 9,81 m.s-1

La demande est la suivante : les refuges doivent être implantés en montage et servir de camp de base pour les alpinistes . Ils arriveront par voie routière et seront placés sur site par hélicoptère L’arrivée par route sera à 600m au dessus du niveau de la mer et le site d’implantation sera à 2500m sur une plateforme rocheuse de dimension suffisante pour recevoir le container . La température extérieure sera considérée comme constante et vaudra -10°C. La température du refuge devra être maintenue constante et vaudra : 15°C lorsque le refuge est occupé 5°C lorsque le refuge est inoccupé Le refuge doit disposer d’une source autonome d’énergie pour assurer son fonctionnement . Il est implanté sur un site protégé et ne doit pas dégrader l’environnement. La vitesse du vent dans cette zone est considérée comme constante et vaut 20 km/h L’éclairement du site permet le fonctionnement nominal d’un panneau solaire

Module Energie : partie I

Le container de base est en acier dont la conductivité thermique est : λacier = 50,2 w.m-1.k-1

On considère que toutes les faces du container sont soumises aux mêmes conditions et ont les mêmes propriétés thermiques. I.a/ Faites un dessin en coupe de la paroi du container et indiquez les grandeurs thermiques caractéristiques ( vous ferez apparaitre le sens de circulation des flux thermiques) I.b/ Déterminez la puissance nécessaire pour maintenir les conditions de température dans le container dans le cas où le container est occupé et celui dans lequel il est inoccupé . I.c/ Comparez cette puissance à celle qui serait nécessaire dans le cas où on utiliserez un container bois ayant les mêmes dimensions que celles du container acier

I.d/ Peut on envisager la survie dans un container acier sans source de chauffage ? I.e/ Conclusion sur l’efficacité énergétique du container . Quel est alors l’intérêt du container acier par rapport au container bois ? I.f/ Proposez une solution pour rendre moins énergivore notre container. Vous chiffrerez cette modification en terme de volume habitable et en terme de puissance nécessaire , dans le cas le plus défavorable . I.g/ La puissance nécessaire pour assurer la fonction de refuge « chauffé » est elle maintenant acceptable? Quand est il de la diminution du volume habitable ? Quelle solution proposez vous pour maintenir le volume habitable ? I.h/ Est il envisageable de trouver des solutions durables permettant la production de l ’énergie nécessaire au I.b/ , sur le site et sans dégradation de l’environnement, dans le cas le plus défavorable. I. i/ quelle solution proposeriez vous pour assurer la production énergétique ,durable , sur site dans le cas du I. /

I.j/ Dans le cas où la solution solaire est retenue :

Déterminez la surface de panneau solaire nécessaire à la production énergétique La solution du solaire est elle viable en l’état

Module Energie Electrique : partie II

2.1 Nettoyage des panneaux solaires

Les panneaux solaires sont placés dans un milieu hostile et froid . Ils fonctionnent moins bien si ils sont recouverts de neige . Le dispositif de rotation des panneaux pour la « poursuite du soleil » assure aussi la fonction de nettoyage des panneaux en les positionnant à la verticale .

Dispositif de rotation Des panneaux

Panneaux solaires

Le dispositif de rotation est constitué : d’un moteur à courant continu couplé à un réducteur , d’un circuit électronique assurant une alimentation en courant continu « variable » conforme aux besoins électrique pour la rotation du système à partir d’une tension continue fixe de 12V .

2.1.a/ Dessinez un schéma bloc représentant le dispositif complet de rotation des panneaux 2.1.b/ La vitesse de rotation du moteur à courant continu alimenté en 12v est de 1000 tr/min , on souhaite que la vitesse de sortie du réducteur soit de ¼ tour en 4 s . Déterminez le rapport de réduction que doit avoir le réducteur de notre système . 2.1.c/ A partir du tableau des réducteurs disponibles dans les annexes , choisissez celui qui permettra le mieux d’assurer la fonction . 2.1.d/ ce rapport est il exactement celui qui est attendu ? Sur quoi doit on agit pour s’assurer que la vitesse de rotation du panneau sera bien celle attendue? 2.1.e/ indiquez quel bloc fonctionnel assure cette fonction et quel est le nom que porte un bloc qui assure cette fonction . 2.1.f/ Dessinez l’allure de la grandeur de sortie de ce bloc fonctionnel en indiquant les grandeurs caractéristiques 2.1.g / Déterminez la valeur de la grandeur d’entrée du moteur pour que le système moteur+réducteur assure la fonction demandée ( la dynamique du système n’est pas étudié ici ) Vous pouvez ( devez) vous aider des annexes. 2.1.h/ en déduire la valeur de la grandeur caractéristique du bloc choisi en 2.1.e/

Module Energie Electrique : partie II

2.2 Module de recharge pour appareillage mobile

Le stockage temporaire d’énergie est assuré par des batteries 12V - 40 Ah. Les utilisateurs du module de secours doivent aussi pouvoir recharger les appareils qu’ils transportent . L’alimentation de ces appareils s’effectue en 220V - 50Hz. Ils doivent pouvoir prélever une puissance de 30W. 2.2.a/ Proposez une solution permettant d’assurer cette fonction 2.2.b/ Dessinez le schéma bloc complet de votre solution en partant de la source d’énergie jusqu’à la prise qu’utilisera l’occupant du module 2.2.c/ Dans le document réponse n°1, on donne plusieurs représentation spectrale que nous avons mesuré sur différents blocs fonctionnels . Certains de ces représentations correspondent à celles de vos blocs .

Identifiez sur votre schéma bloc du 2.2.b/ le numéro de la représentation spectrale qui lui correspond

Sur le document réponse n°1 , vous indiquerez sur les représentations spectrale s qui

apparaissent dans votre schéma bloc, les valeurs que vous avez identifiées et qui vous ont permis de les choisir ( c’est la justification de vos choix )

Module solide et fluide en mouvement : Partie III Transport du module sur le site

On dispose à l’intérieur du container différents équipements pour une masse supplémentaire évaluée à 150 kg.

Etude du trajet dans sa partie verticale UNIQUEMENT : 3.1/ Déterminer le travail effectué par le poids du container durant cette partie

3.2/ Ce travail est il moteur ou résistant ?

3.3/ Faites le bilan énergétique ( cinétique et potentiel ) du container ( au départ et à l’arrivée )

3.4/ Qui a fournit cette énergie ?

Le déplacement dans cette partie verticale est constitué de 3 séquences : =>Le container subit une accélération constante pendant 1 minute puis atteint sa vitesse nominale , constante, de déplacement , => il se déplace ensuite pendant 10 minutes à cette allure , => il subit ensuite une décélération de 1minute pour finir d’atteindre l’altitude souhaitée..

départ

arrivée

Trajet hélicoptère

1km

Alt 600m

Alt 2500m

container

DOCUMENT REPONSE N°2

Module solide et fluide en mouvement : Partie III Transport du module sur le site

3.5/ Faire le bilan des forces sur le container « isolé » , dessinez ces forces sur le document réponse 3.6/ déterminez sa vitesse nominale de déplacement 3.7/ En déduire son accélération dans les trois phases 3.8/ Complétez le graphe de vitesse et d’accélération du document réponse , graduez les axes 3.6/ déterminez la force que doit transmettre le filin dans chacune des phases

NOM : Prénom:

Module Energie Electrique : partie II

N°1 N°2

N°3 N°4

N°5 N°6

DOCUMENT REPONSE N°1

NOM : Prénom:

Module de recharge pour appareillage mobile

LES ANNEXES

Un réducteur à roue et vis est un système qui permet la réduction de vitesse d'un moteur. La transmission est réalisé à l'aide d'une vis à un ou plusieurs filets engrenant avec une roue. Plusieurs types de réducteurs à roue et vis existent. Ils se différencient par leurs rapports de réduction, leurs dimensions et leurs technologies.

Réducteurs à roue et vis

Nombre d’étage

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Rapport de réduction

1/4 1/10 1/20 1/40 1/50 1/60 1/80 1/100 1/200 1/300

Moteur à courant continu

λ épaisseur

L’épaisseur est donnée pour une résistance thermique de R =5 m2 .K .W-1

λ Lambda est donné en w . m-1 K -1

http://www.clim.mitsubishielectric.fr/produits/pac-air-air-residentiel/

Destinée principalement au résidentiel et petit tertiaire, la Série M offre une grande diversité en matière d'unités intérieures : muraux, plafonniers, consoles, gainables, cassettes 600 x 600. Les solutions de la Série M peuvent être installées en mono-split (s'il n'y a qu'une seule pièce à climatiser) ou en multi-split (dans le cas de plusieurs pièces - jusqu'à 8 postes). Pour votre confort, l'ensemble de ces appareils se caractérise par : > Des volets motorisés permettant d'homogénéiser la diffusion de l'air dans la pièce (sauf gainable) > Une télécommande conviviale, simple d'utilisation > Une mémorisation des derniers réglages en cas de coupure de courant > Un entretien aisé grâce à un filtre lavable facilement accessible

Pompes à chaleur Air/Air pour le résidentiel

http://www.capenergie.fr/catalogue/eolienne/skystream-37.html

Gracieuse mais puissante, avec une capacité de 1,8 kW, Skystream peut fournir entre 40% et 90%* de l’électricité nécessaire à un ménage ou une petite entreprise. Ses pales fines à la forme caractéristique et sa forme élégante font du Skystream un ajout attrayant pour n’importe quel domicile.

http://www.pkfluvial.com/upl/categorii_file/Fiche%20technique%20panneaux%20solaire%20monocristallin.pdf

Groupe électrogène Inverter Mecafer MF1500i

Ce groupe électrogène est idéal pour les appareils électriques (loisirs, camping,...) Caractéristiques techniques de ce groupe électrogène :Puissance maximale : 1500 W (1200 W en continu). Moteur : 4 temps, 3 HP. Sortie : NF 230 V AC/12 V DC. Carburant : SP 95 / SP98. Autonomie : 4h30. Réservoir : 4.5 L. Niveau sonore à 7 mètre : 58 dB. Plus produit : Plus léger . Faible niveau de bruit. Protection surcharges. Alerte niveau d'huile . Avec câble pour recharge batterie 12 V. Garantie : 1 an. Poids : 18.0 kg

http://www.castorama.fr/store/Groupe-electrogene-Inverter-Mecafer-MF1500i-prod6060062.html?navAction=push&navCount=0