Sujet zro enseignement transversal STI2D V10: Barrage du Couesnon du Mont St MichelCORRIG

QuestionsElments de rponses

Exercice

1Phase 3: Transports des lments constitutifs du produitPhase 4: Utilisation du produitPhase 5: Recyclage, gestion de fin de vie du produit

2Scnario 1/ 29,4 . 360 . 20 = 211 680 g equ C soit 776 kg CO2

Scnario 2/ 29,4 . 25 . 20 = 14 700 g equ C soit 54 kg CO20,0015 . 340 . 20 = 10,2 kg CO2Soit au total: 54 + 10,2 = 64,2 kg CO2Large avantage au ferroutage condition que la vanne soit transportable par voie ferre

3Voir DR1

4Les vannes sont des produits actifs et on va chercher amliorer les rendements pour amliorer lefficacit nergtique.

5Lors de la fin de vie du barrage, les vannes en acier sont recyclables mais pas louvrage de bton. Sa dconstruction et le recyclage des matriaux sera coteux et impliquera un impact ngatif sur le projet

6Rponse: 20 tonnes = 2,55 m3Gain nergtique = 2,55 . ( 52-24) = 71,4 MWh

7Pour viter le dpt de sdiment au pied de chaque pile, il faut que la vitesse de leau soit importante, voire turbulente. La solution elliptique est celle qui induit la vitesse deau la plus rapide le long dun pilier en crant des perturbations minimales sur le nez de pile.

Analyse dun systme pluri technique

8Voir DR2

9Voir DR 3

10Voir DR4

11Voir DR5

12Voir DR5

13Sur la courbe deffort, on relve un effort maximal .La pression dhuile dans le vrin est Le vrin pouvant supporter 250 bars, il est correctement dimensionn.

14La vanne a une amplitude angulaire de . Donc , elle met pour souvrir.Durant ces , le vrin doit parcourir sa course de (Q8).Donc la vitesse moyenne de translation de tige de vrin est de soit . Le vrin pouvant atteindre , il est conforme au systme.

15La vitesse de sortie de tige du vrin tant constante, la puissance maximale est

La puissance au niveau du moteur est alors

16Le groupe doit alimenter 16 vrins mais une vitesse 4 fois plus petite donc

17Le second cas est le plus restrictif. Le groupe hydraulique pouvant fournir , il peut rpondre la contrainte du cahier des charges.

18Voir DR6

19Dans la rfrence MHK5C2B1-1216-B15V-0CC, le 16 indique une rsolution dans le tour de 216=65536. La prcision maximale est donc Nmax=65536, ou nombre de pas par tour.

20si pour un tour de 360 nous avons 65536 pas, alors N1DEG = 65536/360=182 pas.La rsolution angulaire RANG=1/182=0,005, elle est donc en accord avec le cahier des charges car 10 fois suprieure la prcision demande.

21la longueur du bus est de 200m < 250m, donc dbit max de 250kbit/s.

22T=1/250000= 4us

23le cas le plus dfavorable est celui o la trame sera la plus longue, donc quand le champ de donne sera de 64 bits, alors la trame comportera 1+12+6+64+16+2+7 =108 bits. Sachant que la transmission dun bit est de 4us, la dure de transmission TTRAME_CAN sera de 4us x 108 = 432us

24TTOT_TRAME_CAN = TTRAME_CAN x 16 = 432us* 16 = 7ms.Le cahier des charges est respect car la dure totale de transmission de linformation est infrieure 10ms, comme impos par le cahier des charges

25le second poste sera install sur le segment Ethernet, et devra supporter le protocole TCP/IP pour communiquer avec lautomate.

26Le masque de sous rseau indique quil sagit dun rseau identifi 192.168.0, qui pourra accueillir des htes identifis de 1 254 (les valeurs 0 et 255 sont toujours rserves). Comme ladresse de chaque lment dun rseau doit tre unique, il faut donc choisir une adresse comprise entre 192.168.0.2 et 192.168.0.253

27Les 2 tats utiliss une seule fois sont: Vanne en surverse Vanne en sous verse

28 Priorit 1 (la plus prioritaire): E2COD - Aucune information ntant disponible, la position de la vanne nest plus connue par le systme, iI faut arrter son mouvement en urgence. Priorit 2: E1COD Pour avertir le systme de la panne dun des codeurs et lancer une maintenance. Le systme peut nanmoins continuer fonctionner car la position est connue par lautre codeur. Priorit 3: POSV1 - Transmission de la position de la vanne.

29Le cahier des charges impose une transmission des 16 codeurs en moins de 10ms, ce sera donc une dure infrieure 10ms puisquun seul message (E2COD) sera ncessaire pour informer le systme dun arrt durgence.Rponse 2: la question 23 nous indique quune trame est transmise en 0.5us environ, cest donc lordre de grandeur de la transmission du message E2COD.Dans les deux cas, le temps de rponse est largement suffisant pour viter la perte de contrle de la vanne, dautant que sa vitesse de dplacement est faible.

Document rponse DR 1Question 3: Complter succinctement la colonne Analyse, avantages, inconvnients du tableau ci-dessous pour les solutions 2 et 3.Principes de vanne envisageablesAnalyse des solutions: avantages, inconvnients

Solution 1 par vanne secteur Permet louverture et le passage de leau par le bas de la vanne en sous verse ou par le dessus de la vanne en sur verse; Libre totalement le chenal en position ouverte; Vanne compltement intgre au barrage, qui ne perturbe pas la vue sur la baie; Mcanisme simple; Mouvement de rotation de la vanne autour dun pivot simple obtenir et simple piloter; Position normalement ouverte de la vanne en cas de panne de la motorisation (la vanne redescend sous laction de son poids propre).

Solution 2 par vanne coulissante Permet louverture et le passage de leau par le bas de la vanne en sous verse ou par le dessus de la vanne en sur verse; Libre totalement le chenal en position ouverte mais cela compliquelintgration de la vanne au barrage, qui risque de perturber pas la vue sur la baie lorsque les portes coulissantes sont leves; Mcanisme de manuvre plus complexe Position normalement ouverte de la vanne en cas de panne de la motorisation (la vanne redescend sous laction de son poids propre). Solution possible mais plus complique

Solution 3 par porte pivotante

Ne permet pas louverture et le passage de leau par le bas de la vanne en sous verse ou par le dessus de la vanne en sur verse: solution non possible

Document rponse DR 2: Cycle de fonctionnement dune vanneQuestion 5: Dans chaque case, indiquer + pour le sens trigonomtrique (anti horaire) et pour le sens inverse (horaire)

Sens = -Sens = +Sens = +Sens = +Sens = - Sens = -Sens = +

Bac STI2D sujet zro version du mercredi 28 novembre 2012 1

Document rponse DR 3: Simulation du comportement nergtiqueQuestion 9 : Complter le schma bloc de la simulation en prcisant les grandeurs et units des flux dnergie entrants et sortant des blocs non renseigns du tableau (lignes 3,4, 9 et 10)

Force axiale (N)Vitesse linaire (m.s-1)Vitesse angulaire (rd/s)Couple (N.m)

Document rponse DR 4: Mouvements de la vanneQuestion 10: Vrifier graphiquement la course du vrin

Position ouverte de la vanneEchelle1:100

Position en sous verse de la vanne23mm

Echelle1:100

Conclusion quant la course du vrin retenu: la course mesure de 23 mm correspond une course maxi de 2300 mm, soit 2,3m, infrieure la course maxi du vrin de 2,5m. Le vrin choisi convient.

Document rponse DR 5: Charge dun vrin pour Question 11: Au choix, calculer ou rsoudre graphiquement (en prcisant les hypothses retenues) leffort axial exerc sur la tige du vrin.D

R

F

PFS => Moments /O = 0P*D + F*R = 0F = (P*D) / R = P * (D/R) Sur la figure: D = 24 mm et R= 20mmD/R = 1,2 donc module de F = P * 1,2P= M vanne * g , en prenant g= 10m/s-2P= 40 000 kg * 10 = 4 105 NPour un vrin, le poids est divis par 2F= 2 105 * 1,2 = 2,4 105 NF = 240 kN

Elments de calculs

Vrification de la simulation pour un angle de 42 et dtermination de leffort maxiP

Effort maxi = 380 kN

Effort = 240 kN

Document rponse DR 6: Circuit hydrauliqueQuestion 15: Identifier de couleurs diffrentes le circuit de haute pression et le circuit de retour de lhuile vers le rservoir lors de la sortie de tige du vrin.

Commandes des lectrovannes alimentes pour faire sortir les tiges de vrin:Pour faire sortir la tige de vrin, il faut que la pompe alimente la chambre de gauche donc YO4 et YO2 aliments et que la chambre de droite soit reli au rservoir donc YO1 aliment.

Intrt des 2 distributeurs dun point de vue dveloppement durable? :Les distributeurs 2/2 sont des bloqueur. Si on souhaite arrter le mouvement, on arrte dalimenter YO1 et YO2. Cest intressant car quelque soit les charges subies par le vrin, il nest pas ncessaire dalimenter la pompe lors de larrt du vrin et cette position ne consomme aucune nergie.