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BREVET DE TEGHNIGIEN SUPÉruEUR ELECTROTECHNIQUE SESSION 2016 EPREUVE E.4.1 Etud

BREVET DE TEGHNIGIEN SUPÉruEUR ELECTROTECHNIQUE SESSION 2016 EPREUVE E.4.1 Etude d'un système technique industriel Pré-étude et modélisation Durée : 4 heures - Coefficient : 3 Matériel autorisé : Calculatrice à fonctionnement autonome autorisée conformément à Ia circulaire N"99-186 du 16111199. L'usage de tout autre matériel ou document est interdit. Le sujet comporte 21 pages numérotées de 1121 à21121. Les documents réponses (pages 19,20 et21l sont à remettre avec la copie. ll sera tenu compte de la qualité de la rédaction, en particulier pour les réponses aux questions ne nécessitant pas de calcul. Le (la) correcteur (trice) 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. BTS ELECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Epreuve E.4.1 : Etude d'un système technique industriel Pré-étude et modélisation Repère: 16-EQPEM Page 1121 MISE EN SÉGURITÉ DU TUNNEL DE NEUILLY Présentation générale Créée en 2006, la DIRIF (Direction Interdépartementale des Routes d'lle-de-France) a pour mission d'assurer l'entretien, l'exploitation, Ia gestion et la modernisation du réseau francilien de routes nationales et d'autoroutes non concédées. À ce titre, la DIRIF est en charge d'un programme de modernisation et de mise en sécurité de 22 ouvrages routiers d'ile-de-France représentant 45 km de tunnels. En effet, la ôirculaire du 25 août 2000 a conduit à l'élaboration d'un diagnostic de sécurité sur l'ensemble des tunnels français de grande longueur. La parution d'un décret le 24 juin 2005 et sa circulaire d'application n2006-20 du 29 mars 2006 ont rendu obligatoire la mise en conformité des tunnels routiers de plus de 300 mètres. æ ffigss=sç r"*ÈcËÊ*T *ËæEF 78 Y]/EUr,t!S È vAL-DE-tlÂSlE BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Épreuve E.4.1 : Étude d'un système technique industriel Pré-étude ei modélisation Repère: 16-EQPEM Page2121 Figure 1 : carie des tunnels d'lle-de-France Ces tunnels sont surveillés 24h sur 24h par quatre Postes de Contrôle Trafic et Tunnel (PCTT), répartis géographiquement autour de Paris et qui gèrent également le trafic sur le reste du réseau. Dans chaque PCTT, des opérateurs sécurité trafic travaillent en permanence pour veiller à la fluidité du trafic et à I'absence d'incidents, aux côtés des forces de l'ordre. Le tunnel de Neuilly est I'un de ces 22 tunnels, il dépend du PCTT de Nanterre, à I'ouest de Paris. Les travaux de modernisation de ces tunnels routiers de grande longueur visent à assurer une sécurité améliorée pour les franciliens qui empruntent ces tunnels chaque jour. Pour I'ensemble des tunnels, les travaux représentent un investissement de 800 millions d'euros sur la période 2009 à2014. Caractéristiques du tunnel de Neuilly Le tunnel de Neuilly-sur-Seine se situe dans le département des Hauts-de-Seine (92) sur la RN13 entre le pont de Neuilly-sur-Seine et le boulevard périphérique, dans une zone fortement urbanisée. ll constitue un axe important entre I'autoroute A14 et Paris. Chiffres clefs : Construction : 1 990-1 992. Longueur :440 m. Trafic : 140 000 véhicules par jour dont 5 % de poids lourds. Gabarit routier : 4,50 m. Type : tunnel urbain à deux tubes unidirectionnels à trafic non faible interdit aux transports de marchandises dangereuses. Système de ventilation : semi-transversal réversible. Vitesse maximale dans I'ouvrage : 70 km/h. Le tunnel de Neuilly est composé de deux tubes (voir Ia vue en plan page 4): . Le tube nord permet la circulation dans le sens Paris vers province sur trois voies. . Le tube sud permet la circulation dans le sens province vers Paris sur quatre voies. La ventilation et l'éclairage du tube nord sont gérés depuis I'usine est. La ventilation et l'éclairage du tube sud sont gérés depuis I'usine ouest. Le fonctionnement des deux usines étant identiques, seule I'usine ouest sera étudiée lors de cette épreuve. BTS ELECTROTECHNIOUE SESSION 2016 Epreuve 8.4.1 : Etude d'un système technique industriel Pré-étude et modélisation Repère : 16-EQPEM Page 3121 .9 Ëol J IJI Es dl= >{: otr EH EÈ 9* tË tij o- = o () Èc FO 36 O .c) aâo iÊ t t|t gt (\ J (, F J .h 5 o *J s tr o o o o o ît ,9 Ë tt, o o- a na (J z. LU rn 3 F .9 NY =q ;ts >.i ;0 8:g 5or 5u Ol â 3 a LU 3 F z J ô. z IIJ UT 3 J J 5 É, 7 *J a J IIJ z z 3 F F a UJ 3 o lg z tt, BTS ELECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Epreuve E.4.1 : Etude d'un système technique industriel Pré-étude et modélisation Repère : 16-EQPEM Page 4121 Vue en plan de I'usine Ouesf Principe de la ventilation "semi-transversale réversible" Dans chaque tube du iunnel, la ventilation a deux fonctions : . la ventilation sanitaire ; . le désenfumage. La ventilation sanitaire permet d'assurer le renouvellement d'air frais pour assurer I'extraction des polluants provenant des gaz d'éehappement des véhicules (monoxyde de carbone, gaz carbonique, monoxyde d'azote, oxyde d'azote, particules)" Le désenfumage a pour fonction de maîtriser les quantités de fumées en cas d'incendie. Si un feu de forte intensité se déclare (par exemple un incendie de poids lourd), il faut évacuer les fumées du tunnel de façon à réduire les risques d'asphyxie pour les personnes encore présentes à I'intérieur. En ventilation "semi-transversale réversible", la ventilation sanitaire est assurée par des ventilateurs qui insufflent de I'air frais dans les gaines de soufflage ; cet air frais est diffusé par des bouches de ventilation dans le tube sur toute sa longueur (voir vue en plan page 4). L'air vicié est expulsé par les extrémités du tube. Enjeu ll s'agit principalement d'assurer une sécurité améliorée pour les usagers qui empruntent le tunnel de Neuilly chaque jour. La mise en sécurité impose : - d'assurer le désenfumage et la ventilation sanitaire conformément au décret de mise en conformité des tunnels de grande longueur ; - de maintenir l'alimentation électrique des usines de ventilation du tunnel ; - d'assurer la communication des équipements avec le poste de contrôle trafic et tunnel (PCTT). Problématique E41 Le sujet est composé de 4 parties indépendantes notées A, B, C et D. - La partie A aborde le dimensionnement des groupes motoventilateurs pour permettre le désenfumage d'un tube en cas d'incendie dans le tunnel. - Les différents points de fonctionnement des moteurs asynchrones sont étudiés dans la partie B. - La partie C étudie la structure du variateur de vitesse et les limites dynamiques de I'inversion du sens de rotation d'un motoventilateur. - Dans Ia partie D, la modélisation du transformateur de distribution HTA/BT conduit au calcul du courant de court-circuit au secondaire. BTS ELECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Epreuve E.4.1 : Eiude d'un système technique industriel Pré-étude et modélisation Repère : 16-EQPEM Page 5121 Partie A. Dimensionnement des motoventilateurs. L'objectif de cette partie est de vérifier le dimensionnement des groupes motoventilateurs de l'usine ouest afin d'assurer l'extraction des fumées en cas d'incendie dans le tube sud. A.1. Débit de désenfumage. L'instruction technique relative aux dispositions de sécurité dans les nouveaux tunnels routiers règlemente la ventilation de désenfumage en cas d'incendie. Pour les tunnels urbains de longueur supérieure à 300 m, on a extrait les prescriptions pour le désenfumage en ventilation semi-transversale : Doc 1 : extrait de la circulaire n" 2000-63 du 25 août 2000 < Les dispositions qui suivent sont basées sur un incendie de dimensionnement de poids lourd présentant les caractéristiques suivantes : - (...) - Débit de fumées de BA m"/s (.".) Le débit d'aspiration doit être majoré par rapport au débit de fumées produit par I'incendie pour tenir compte de l'inévitable entrainement d'air frais au niveau de l'extraction. Celui-ci sera au minimum égal au débit de I'incendie de dimensionnement (80 m3/s) augmenté d'un débit (en rrys/s) égat en valeur à une fois et demi la section transversale intêrieure du tunnel (en m2). Ainii par exemple, pour une section intérieure de 50 m2, le débit d'extraction sera au moins de 155 m"/s. (...) /l esf recommandé de limiter /a vr'fesse moyenne nominale de I'air aspiré à 15 m/s au passage des bouches de désenfumage. )) Données pour le tube sud du tunnel de Neuilly : - section transversale intérieure du tube sud : S : 67,5 mz ; - circuit d'extraction des fumées : " réalisé à I'aide de 176 bouches réparties le long du tunnel ; . bouches de désenfumages rectangulaires et de dimensions 0,5 m x 0,2 m ; . débit supposé identique pour chaque bouche. 4.1.1. Déterminer le débit d'extraction minimum, noté Q*in pour assurer le désenfumage compatible avec les prescriptions. A.1.2. Pour une vitesse moyenne de I'air de 15 m/s au niveau de chaque bouche de désenfumage vérifier que le débit d'air traversant chaque bouche noté, ebouche est égal à 1,5 m3/s. En déduire le débit maximum appelé Q*o, assuré par I'ensemble des bouches de désenfumage. A.1.3. En pratique, I'extraction des fumées est assurée par 2 motoventilateurs, qui, en fonctionnement simultané, possèdent chacun un débit nominal de 125 m3ls. Montrer que ce choix permet un débit d'extraction compris entre Q*in êt uploads/Industriel/ bts-et-2016-metro.pdf