BTS CONTRÔLE INDUSTRIEL ET RÉGULATION AUTOMATIQUE Session 2020 Analyse d’une in

BTS CONTRÔLE INDUSTRIEL ET RÉGULATION AUTOMATIQUE Session 2020 Analyse d’une installation d’instrumentation, contrôle et régulation Code : CA52AII Page 1 / 19 U52 – Analyse d’une installation d’instrumentation, contrôle et régulation SESSION 2020 Durée : 3 heures Coefficient : 5 Matériel autorisé : L’usage de la calculatrice avec mode examen actif est autorisé. L’usage de la calculatrice sans mémoire, « type collège » est autorisé. Aucun document autorisé. Dès que le sujet vous est remis, assurez-vous qu’il est complet. Le sujet se compose de 19 pages, numérotées de 1/19 à 19/19. Documents à rendre avec la copie : documents réponses n°1, 2 et 3 pages 17/19, 18/19 et 19/19. S’il apparaît au candidat qu’une donnée est manquante ou erronée, il pourra formuler toutes les hypothèses qu’il jugera nécessaires pour résoudre les questions posées. Il justifiera, alors, clairement et précisément ces hypothèses. BREVET de TECHNICIEN SUPÉRIEUR CONTRÔLE INDUSTRIEL ET RÉGULATION AUTOMATIQUE BTS CONTRÔLE INDUSTRIEL ET RÉGULATION AUTOMATIQUE Session 2020 Analyse d’une installation d’instrumentation, contrôle et régulation Code : CA52AII Page 2/19 Fabrication du trifluorométhane De nos jours, on compte plus de 600 000 composés contenant au moins un atome de fluor. Parmi ceux-ci, les produits organiques fluorés sont des intermédiaires réactionnels très utilisés dans de nombreux domaines. Ainsi, on les trouve par exemple dans : - les fluides frigorigènes utilisés dans les réfrigérateurs, les climatisations ou les pompes à chaleur ; - les matières plastiques utilisées pour la fabrication de portes, fenêtres, mobiliers de jardin ; - des polymères tels que le Téflon® utile pour la réalisation de surfaces antiadhésives ; - la gemcitabine (2,2’-difluoro-désoxycytidine), molécule anti-cancéreuse ; - la déxelvucitabine, molécule destinée au traitement du SIDA. On traitera ici de la fabrication d’un de ces produits, le trifluorométhane CHF3, obtenu par synthèse puis purification par réaction du fluorure d'hydrogène HF sur le trichlorométhane CHCl3. Le schéma ci-dessous représente les principales étapes de la synthèse industrielle du trifluorométhane : Le sujet porte dans son intégralité sur l’étape n°4. L’opération de rectification (voir annexe 1) consiste à procéder à la séparation des trois constituants du mélange liquide qui provient de l’étape n°3. La tour est chauffée à la vapeur, la phase la plus volatile (CHF3) est récupérée en tête, la phase la moins volatile (mélange CHClF2 et CHCl2F) en pied de colonne. BTS CONTRÔLE INDUSTRIEL ET RÉGULATION AUTOMATIQUE Session 2020 Analyse d’une installation d’instrumentation, contrôle et régulation Code : CA52AII Page 3 / 19 Réactualisation de la mesure de niveau LIT05 dans la tour de rectification REC_01 VOIR ANNEXES 1 ET 2 ET DOCUMENT REPONSE n°1 à rendre avec la copie L’objectif est de choisir et de mettre en œuvre un nouveau transmetteur de niveau en remplacement de la technologie à plongeur en place. Le schéma d’implantation existant du plongeur figure ci-contre. On précise qu’on souhaite réutiliser le tube tranquillisateur. Le raccordement du transmetteur sur la partie supérieure du tube est fait par bride en DN 80. La fiche de spécifications du transmetteur LIT05 ci-dessous précise toutes les informations utiles pour le choix du nouveau transmetteur. On précise en outre que l’erreur maximale admissible sur cette mesure est de ± 5 mm. Généralités 1 REPERE LIT 05 2 Service Fluide Tour Rectification 01 Liquide 3 Constructeur Modèle VEGA VEGAPULS 62 Données Procédé 11 Atmosphère Explosive ATEX Zone 1 12 Atmosphère Corrosive Non 13 Pression Maxi 25 bar 13 Température Maxi 80 °C Données Capteur 21 Matière Boitier Plastique 22 Raccord Process DN 80 23 Raccord électrique M20 x 1,5 + PE 24 Indice de Protection Boitier IP66 Elément de Mesure 31 Type Matériau Antenne Cône Ø 48 Inox 316L 32 Matière du joint Viton 33 Autre Signal 41 Signal Sortie Caractéristique 4 - 20 mA + HART Linéaire 42 Alimentation 24 V Externe 2 fils 43 Etendue Mesure Mini Maxi 0 m 1,25 m 44 Distance 0%/Plan sous bride 1,50 m 45 Echelle supervision Unité 0 - 100 % 46 Boucle REC 01 - LIC05 Accessoires 51 Indicateur Local Unité Oui % 52 Emission radio Non Q1 - Après avoir cité deux avantages (à compléter sur le document réponse n°1 à rendre avec la copie) à remplacer la technologie de mesure de niveau à plongeur par un capteur RADAR, établir la codification du nouveau transmetteur en complétant le document réponse n°1. BTS CONTRÔLE INDUSTRIEL ET RÉGULATION AUTOMATIQUE Session 2020 Analyse d’une installation d’instrumentation, contrôle et régulation Code : CA52AII Page 2/19 Dans son ancienne version, le schéma d’implantation du plongeur met en évidence qu’une maintenance sur l’appareillage de mesure de niveau ne peut pas être entreprise dans toutes les situations, en particulier en cours de production. Q2 – Expliquer la modification à prévoir pour améliorer le dispositif existant. Q3 – En vous appuyant sur le document réponse N°1 et sachant que le niveau de la sonde à 0% se situe à une distance de 1,50 m par rapport au « niveau de référence du capteur », compléter ce document réponse n°1 en inscrivant les valeurs adaptées dans les 2 cases de la zone encadrée. Il incombe au candidat de passer le temps nécessaire à l’élaboration de la réponse à la question suivante. La qualité de rédaction, la structuration de l’argumentation et la rigueur des calculs seront valorisés ainsi que les prises d’initiative même si elles n’aboutissent pas. Il convient donc que celles-ci apparaissent sur la copie. Q4 – Afin de vérifier l’information du transmetteur, on effectue sur site une mesure de vérification : la lecture basée sur l’indicateur local de niveau (niveau à glace) donne 1,00 m alors que le signal de sortie du transmetteur est mesuré à 16,90 mA. Que pensez-vous de ces résultats au regard de la précision requise ? Régulation de niveau dans la tour REC_01 et fonctionnement en sécurité Voir ANNEXES 1 ET 3 Sur l’annexe 1, on s’intéresse à la boucle de régulation de niveau repère 05 et aux sécurités associées. La vanne LV05 est FMA. On définit dans cette partie le fonctionnement en cas de maintenance curative sur le transmetteur LIT05, de perte accidentelle de son signal de mesure ou de dépassement de seuil. Pour ce dernier cas, une sécurité de niveau haut (LSH05) à lames vibrantes est installée sur la tour et déclenche à 1,05 m. Le cahier des charges est le suivant : - Cas 1 : maintenance curative à opérer sur LIT05. L’appui sur un bouton-poussoir « BP maintenance » précède l’intervention, ce qui enclenche un mode Maintien sur la vanne de régulation LV05. L’appui sur le bouton-poussoir « BP_acq » en fin de maintenance permet de quitter le mode maintien et de revenir en mode régulation. - Cas 2 : le signal est accidentellement perdu : selon norme NAMUR, on considère que la perte de signal est effective si le signal passe en dessous de 3,8 mA ou au-dessus de 20,5 mA. Un bit « signal perdu » passe à 1 et enclenche un mode Repli qui entraîne l’ouverture totale de la vanne LV05 pour éviter le risque d’engorgement de la colonne. - Cas 3 : le seuil LSH05 est détecté (LSH = 1). Le mode Repli est activé pour abaisser le niveau et une séquence à définir est exécutée. - De plus, si le mode Maintien est actif (maintenance en cours) et que LSH déclenche, on quitte le mode Maintien pour passer en mode Repli et donc donner la priorité à la sécurité. - Enfin, l’appui sur le bouton « BP maintenance » n’est opérationnel que si le mode Repli est inactif. BTS CONTRÔLE INDUSTRIEL ET RÉGULATION AUTOMATIQUE Session 2020 Analyse d’une installation d’instrumentation, contrôle et régulation Code : CA52AII Page 5 / 19 La stratégie de la régulation de niveau est entièrement implémentée dans un SNCC selon le schéma suivant : Les variables « Cde Repli » pour la sécurité et « Cde Maintien » pour la maintenance sont des bits qui commandent l’état des switchs : par exemple, si Cde Maintien = 1 alors Mode Maintien actif (switch en position 1). La programmation des bits « Cde Repli », « Cde Maintien » et « signal perdu » est faite en logigramme à partir des éléments de la bibliothèque fournis en annexe 3. Q5 – A partir du logigramme de « Cde Repli » donné en annexe 3, préciser dans quel cas la perte du signal de mesure n’entraine pas le passage en mode Repli. Donner alors, dans ce cas, une valeur à la variable « YR repli » afin de garantir la sécurité. Q6 - Élaborer sur votre copie les logigrammes détaillés de « Cde Maintien » et « signal perdu » : BTS CONTRÔLE INDUSTRIEL ET RÉGULATION AUTOMATIQUE Session 2020 Analyse d’une installation d’instrumentation, contrôle et régulation Code : CA52AII Page 2/19 Dimensionnement de la vanne d’alimentation FV06 de la tour REC_01 Voir ANNEXES 1, 4 ET 5 L’étude porte sur la vanne FV06 qui alimente la tour en mélange à rectifier. Le débit maximal de mélange que doit garantir la vanne est de 10 t.h1. La conduite est en DN 40. Pression dans le ballon B_01 uploads/Industriel/ bts-cira-installation-2020 1 .pdf

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