DECRIRE OU CALCULER LES

DIFFERENTS NIVEAUX D’ENERGIE

(DEBIT, PRESSION, INTENSITE …)

MAINTENANCE INDUSTRIELLE

Niveau IV

2006

MI – IV – 200A

CAFOC - GIP de l’académie de Lyon - 39, rue Pierre Baizet - CP201 - 69336 Lyon cedex 09

� 04 72 80 51 53 - � 04 78 47 27 11 - � gipal-cafoc@ac-lyon.fr

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TITRE DE LA RESSOURCE

Analyser les différentes sources d’énergie.

PROBLEME PROFESSIONNEL : L’Ecolpap utilise différentes énergies. Déterminez, dans votre atelier, comment elles sont produites, distribuées, et comment la sécurité est assurée pour chacune d’elles.

OBJECTIF : Analyser les différentes sources d’énergie.

PRÉREQUIS : S2, Analyse des systèmes automatisés, étude de leur comportement.

� Savoir les normes de représentation des circuits ( schémas d’implantation,

schémas des circuits de puissance et commande). � Avoir suivi la formation de sécurité électrique. � TP MI – IV – 200B

SÉCURITÉ : - Avant toute manipulation sur le système, appeler le professeur et lui énoncer les consignes de sécurité à appliquer et à respecter.

o Lors de manipulations sur le système, faire attention aux chutes éventuelles de pièces lourdes.

o Port des équipements de travail obligatoire (bleu de travail, chaussures de sécurité, etc…)

o Avant toute ouverture de carter ou d’armoire électrique, appel du professeur obligatoire.

MATÉRIEL ET RESSOURCES NÉCESSAIRES :

� Dossier technique de l’Ecolpap complet. � Le système Ecolpap en état de fonctionnement. � Tous les documents de la salle ressources (documents fournisseurs, normes,

etc…) � Le document unique de sécurité de l’atelier.

Durée de la séquence : 6h Durée du module : 3h

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SOMMAIRE : A- Installation situation professionnelle.

1 - Installation problème professionnel 2 - Précautions à prendre 3 - Système support 4 -

B- Réalisation apprentissage. 5 - Dossier apprentissage 6 - Documentation ressources 7 -

C- Synthèse 6 – Synthèse

Auteur : PRUNET

Version : 19 Avril 2006, version 1

Ce pictogramme indique que cette activité nécessite une évaluation. Lorsqu’il est présent, faites appel à votre formateur

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PREPARATION

Cette ressource vous propose d’étudier les points suivants :

- Production de l’énergie électrique, transport (avant le système Ecolpap, dans votre atelier, et dans l’Ecolpap)

- Production de l’air comprimé, transport dans l’atelier et dans le système Ecolpap. - Production de l’énergie hydraulique dans le système Ecolpap.

1 – Installation du problème professionnel : Le système Ecolpap qui est installé dans votre atelier va être contrôlé par vos soins. On souhaite savoir si les énergies auxquelles il est raccordé sont compatibles avec les besoins du système. De plus, on souhaite savoir comment elles sont produites dans votre atelier, comment elles sont acheminées jusqu’à l’Ecolpap et si les conditions de sécurité sont respectées.

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2 - Précautions à prendre :

- Lors de toute intervention sur le système (électrique, mécanique), vous devrez procéder à la consignation de celui-ci.

- Avant toute intervention et après avoir écrit la procédure que vous allez suivre, vous appellerez le professeur afin qu’il vérifie et surveille votre travail. 3 - Support technique :

- Vérifier la compatibilité du système avec les énergies disponibles dans l’atelier. - Déterminer comment sont produites et acheminées les différentes énergies jusqu’à

l’Ecolpap. - Vérifier si les conditions de sécurité sont bien remplies.

REALISATION APPRENTISSAGE 4 – Dossier apprentissage :

ELECTRICITE

A – Production : Il existe trois types de centrales électriques en France, lesquels :

- ___________________________________ - ___________________________________

- ____________________________________ Pour quelle raison, l’électricité est transportée en haute tension sur les lieux de consommation ? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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L1 L2 L3 N

B – Distribution Voici le schéma de câblage électrique de l’alimentation, depuis l’armoire générale de l’atelier, jusqu’au système Ecolpap. Indiquez le nom de chacun des éléments ci dessous et déterminez leurs fonctions. X X X X Q1 4x100A 300 mA C – Transformation Le système Ecolpap utilise l’énergie électrique fournie par le réseau E.D.F. Est-ce que l’énergie proposée par le réseau est compatible avec l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement de l’Ecolpap. Justifier votre réponse. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

QG1 4x100A

Arrêts d’urgence Atelier

Alimentation canalis

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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Le système Ecolpap a également besoin d’une autre tension. En vous aidant du dossier technique du système, déterminez cette tension. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ En vous aidant du dossier ressources : -Quel est le nom de l’appareil qui permet de transformer la tension de l’énergie électrique ? Expliquez brièvement le fonctionnement de cet appareil. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Après avoir noté ci dessous les équipements nécessaires à votre intervention, effectuez la mesure de la tension de sortie de l’appareil de transformation. __________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ La tension attendue est de _________. La tension mesurée est de________.

Sur quelles bornes allez vous effectuer vos mesures ? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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PNEUMATIQUE A – Production : Voici les photos du système qui produit l’air comprimé dans l’atelier. A l’aide du dossier ressources, expliquez la fonction de chacun des éléments et ses caractéristiques.

Compresseur

Accumulateur

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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B – Transport, Distribution Voici les photos du système qui transporte et distribue l’air comprimé dans l’atelier. A l’aide du dossier ressources, expliquez la fonction de chacun des éléments et ses caractéristiques.

Vanne

Col de cygne Quelle est la pression délivrée dans votre atelier ?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________

Est elle compatible avec la pression nécessaire au fonctionnement de l’Ecolpap ? Expliquez. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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HYDRAULIQUE

A – Production : Voici la photo du groupe qui produit l’énergie hydraulique sur le système Ecolpap :

Voici le schéma du même groupe :

1RP 1G

5000.00 Watts 1500.00 RPM

6 l/min.

1M

1WP

Energie disponible

Retour au bac

T

2

1

3

4

En vous aidant du dossier ressources, indiquez à quels organes correspondent chacun des éléments notés sur la photo., ainsi que leur fonction. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1

3 4

2

5

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La distribution de l’énergie hydraulique se fait grâce à des flexibles de couleur …….. Expliquez brièvement le fonctionnement du limiteur de pression : ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5 - Documentation – ressources

PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE

1 . ENERGIES PRIMAIRE ET SECONDAIRE.

2 . LES DIFFERENTES CENTRALES ELECTRIQUES.

Les centrales hydrauliques

Les centrales nucléaires

Les centrales thermiques

3 . LES CENTRALES HYDRAULIQUES.

Principe :

C’est la pression et le débit d’eau qui entraîne une turbine. Celle-ci entraîne en rotation un alternateur qui produit l’énergie électrique

Les centrales de hautes chutes :

Caractéristiques :

Pression forte

Débit faible

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Les centrales de basses chutes (ou au fil de l’eau):

Caractéristiques :

Pression faible

Débit important

4 . LES CENTRALES NUCLEAIRES.

Principe :

C’est le fission nucléaire qui produit la chaleur permettant de transformer l’eau en vapeur sous pression. Celle-ci va entraîner une turbine qui mettra en rotation un alternateur.

5 . LES CENTRALES THERMIQUES.

Principe :

C’est la combustion de charbon, fuel, ou gaz qui produit la chaleur permettant de transformer l’eau en vapeur sous pression. Celle-ci va entraîner une turbine qui mettra en rotation un alternateur.

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L'énergie électrique est transportée sur les lieux de consommation en très haute tension de distribution (HT) afin de diminuer les pertes en lignes (intensité plus faible sous une haute tension). Pour des raisons de sécurité évidentes cette haute tension n'est pas "utilisable" sur des installations domestiques, tertiaires et bien souvent industrielles. Il faut donc l'abaisser à des valeurs de tension plus "raisonnables" pour utilisation sur des récepteurs traditionnels.

LE TRANSFORMATEUR

Représentation normalisée : Principe de fonctionnement : Pour qu'un courant prenne naissance il suffit que le bobinage subisse une variation d'aimantation. On peut en déduire que si l'on alimente un bobinage (primaire) en courant alternatif cela engendrera une aimantation variable qui elle-même engendrera un courant alternatif dans un bobinage secondaire

L'énergie est livrée en basse tension (BT)

Généralement 220/380 V

Le transformateur du réseau de distribution abaisse la tension de l'énergie électrique en vue

de son utilisation

Fourniture d'énergie en haute tension

Une source de courant alternatif

alimente le bobinage primaire

Un courant prend naissance dans le

bobinage secondaire

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� Si le bobinage secondaire possède moins de spires que le bobinage primaire la tension

secondaire sera plus faible que la tension primaire (transformateur abaisseur de tension)

On peut donc en déduire la règle suivante : TENSION SECONDAIRE = TENSION PRIMAIRE X NOMBRE DE SPIRES SECONDAIRES NOMBRE DE SPIRES PRIMAIRES

PRODUCTION DE L’AIR COMPRIME

L’ensemble compresseur-accumulateur : Installé dans un local aéré (évacuation de la chaleur), il comprime l’air aspiré à l’abri des

poussières. L’air est stocké dans un accumulateur sous une pression définie (le compresseur ne fonctionne que lorsque cela est nécessaire). En sortie d’accumulateur, l’air est distribué aux divers points de l’installation. On trouve alors plusieurs appareils constituant le bloc de conditionnement.

L’objectif est de distribuer en divers points d’une installation, l’air préalablement comprimé dans des conditions d’utilisations optimales pour les organes qui y seront connectés. Ceci nécessite plusieurs appareils destinés à produire et conditionner l’air comprimé :

N2 < N1 ⇒⇒⇒⇒ U2 < U1 m=U2/U1=N2/N1 Si m<1, le transformateur abaisse la tension. Si m>1, le transformateur élève la tension. Si m=1, le transformateur sépare le réseau d’utilisation du réseau d’alimentation (neutre isolé).

m=Rapport de transformation

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Une installation est caractérisée par :

- La pression fournie par le compresseur. L’unité est le bar : 1daN/cm². L’accumulateur possède une soupape de sécurité « tarée » à une certaine pression. Cette soupape s’ouvrira si le compresseur atteint ou dépasse cette pression (organe de sécurité).

- Le débit du compresseur. L’unité utilisée est le mètre cube par heure (m3/h)

1. Transport de l’air comprimé :

Les tuyauteries principales seront montées avec une pente de 2 à 3 % dans le sens de l’écoulement.

Tous les raccordements se feront sur le dessus de la tuyauterie afin d’éviter l’écoulement de l’eau de condensation. Il sera bon de prévoir au bas de chaque raccordement une purge.

Air aspiré

Installation

Filtre

Soupape de sécurité

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Diverses vannes permettent d’isoler une portion d’installation ou d’effectuer la maintenance du système (purge). Tous les tuyaux principaux sont en PVC rigide et les raccordements en tuyaux flexibles.

2. Distribution de l’air comprimé :

Afin de permettre à une installation pneumatique un bon fonctionnement et un meilleur rendement , il faut lui assurer un air conditionné (traitement de l’air) donné par une unité de conditionnement d’air.

L'unité de conditionnement d'air résulte de la juxtaposition de plusieurs éléments: filtre, régulateur de pression et lubrificateur. Un manomètre fixé sur le régulateur peut indiquer la pression de réglage.

Remarque : Il est impératif d'assembler les éléments dans l'ordre donné ci-dessus. L'unité de conditionnement d'air est aussi appelée : FRL

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2.1 Le filtre :

� Il élimine les impuretés solides ainsi que l’humidité de l’air. La vidange de l’eau et des impuretés s’effectue à la partie inférieure du filtre.

2.2 Le régulateur :

� Son rôle est d’absorber les variations de pression en entrée, de façon à restituer en sortie, une pression constante qu’il est possible de régler en fonction des besoins. Il est souvent complété d’un manomètre permettant la lecture rapide de la pression d’air.

2.3 Le lubrificateur :

� Le graissage de l’air est nécessaire (dans certains systèmes), de façon à assurer

le bon fonctionnement du matériel récepteur. Son fonctionnement est entièrement automatique.

PRODUCTION DE L’ENERGIE HYDRAULIQUE

POMPES HYDRAULIQUES

� Les pompes volumétriques Une pompe ne donne pas de pression, mais uniquement un débit. C’est la résistance à

l’écoulement qui crée la pression.

Aspiration

Refoulement

Le débit est obtenu par : � Aspiration � Transfert dans la pompe � Refoulement

Une étanchéité très poussée permet une utilisation avec des fuites internes relativement faible.

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Exemple de pompe : la pompe à palettes à débit fixe : Les pompes à palettes se caractérisent par leur faible niveau sonore. Elles sont en général utilisées avec des pressions de circuit jusqu’à environ 175 bars. Fonctionnement : Le barillet ou rotor est muni de palettes glissant dans des encoches. Ces encoches sont placées perpendiculairement par rapport à l’axe d’entraînement. Lors de la rotation du barillet, les palettes sont poussées vers l’extérieur par la force centrifuge. L ‘extrémité de celle-ci est en contact permanent avec l’intérieur du corps. Le fluide se retrouve alors emprisonné entre le barillet, le corps et les palettes. Lorsque le volume augmente, le fluide est aspiré du réservoir (orifice S) afin de combler l’espace devenu libre : aspiration. Lorsque le volume diminue, le fluide est chassé par le refoulement ( orifice P). La largeur du barillet ainsi que l’excentration détermine la cylindrée de la pompe.

Limiteur de pression (ou soupape de sûreté) - fonction:

Les limiteurs de pression sont des appareils normalement fermés . Ils ne laissent passer le fluide que lorsque la pression de commande atteint la valeur de tarage.

L’ouverture de la soupape de sécurité permet de diriger le débit de la pompe vers le réservoir et ainsi de ne pas dépasser une valeur max. prédéterminée.

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Les soupapes de sécurité sont parfois appelées soupape de sûreté, soupape de décharge ou encore limiteur de pression.

Principe:

La pression P du circuit agit sur un clapet. Celui-ci demeure sur son siège et la soupape reste fermée. Lorsque la pression provoque sur la section du clapet une force supérieure à la force du ressort, la soupape s’ouvre.

La déviation du débit au travers de la soupape empêche toute élévation excessive de la pression dans le circuit.

La soupape de sécurité ne peut pas s’ouvrir si elle est utilisée en sens inverse. Pour éviter tout problème de raccordement, l’orifice d’entrée est généralement repéré P et l’orifice de sortie T.

Symbolisation :

P

T

TP

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6/

FICHE DE SYNTHESE

Analyser les différents types d’énergies Voir le dossier ressources.