BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Épreuve E.4.1 : Étude d’un système technique
BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Épreuve E.4.1 : Étude d’un système technique industriel Pré-étude et modélisation Repère : Page 1/24 BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016 -------------------- ÉPREUVE E.4.1 Étude d’un système technique industriel Pré-étude et modélisation Durée : 4 heures – Coefficient : 3 Matériel autorisé : Calculatrice à fonctionnement autonome autorisée conformément à la circulaire N° 99-186 du 16/11/99. L’usage de tout autre matériel ou document est interdit. -------------------- Le sujet comporte 24 pages numérotées de 1/24 à 24/24. Les documents réponses (pages 21 à 24) sont à remettre avec la copie. -------------------- Il 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 ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Épreuve E.4.1 : Étude d’un système technique industriel Pré-étude et modélisation Repère : Page 2/24 Poste terminal de relèvement des eaux usées Les eaux usées de la ville de LANNION sont collectées par un réseau de canalisations d’une longueur d’environ 170 kilomètres. Près de 50 stations de relèvement sont nécessaires pour les acheminer. Toutes ces eaux passent par le dernier poste de relèvement appelé Nod Huel avant d’être traitées par la station d’épuration de Loguivy située 1,7 km plus loin (figure1). Le nombre d’abonnés à l’assainissement est d’environ 10 000 avec Ploubezre et Ploulec’h, deux communes limitrophes. Chaque année, environ 1 700 000 m3 d’eaux usées sont traitées et 550 tonnes de matière sèche sont valorisées par épandage agricole, sur les parcelles du plan d’épandage dont la surface dépasse les 350 hectares. La station d’épuration, modernisée depuis 2000, présente des rendements épuratoires tout à fait satisfaisants et les normes de qualité des rejets sont respectées. Station d’épuration de Loguivy Station de relèvement de Nod Huel Rive gauche Ville de LANNION Poste Nod Huel Rive droite Figure 1 : situation géographique BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Épreuve E.4.1 : Étude d’un système technique industriel Pré-étude et modélisation Repère : Page 3/24 Poste de relèvement de Nod Huel Vers station d’épuration par gravité Rivière du Léguer Parc St Anne Rive gauche Rive droite Figure 2 : plan de masse Diagnostic des branchements Dans de nombreuses habitations, des non-conformités existent au niveau des raccordements aux réseaux de collecte des eaux usées et pluviales. D’importantes intrusions d’eaux de pluie dans les réseaux d’eaux usées viennent ainsi perturber le fonctionnement de la station d'épuration tandis qu’à l’inverse, certaines eaux usées sont déversées dans les réseaux d’eaux pluviales, ce qui constitue une pollution directe de la rivière. On nommera par la suite « effluents » ces eaux usées ou pluviales. La ville de Lannion a donc lancé depuis 2005 une importante campagne de diagnostic de ces branchements. Dans les années à venir, d’autres auront lieu et l’objectif, à terme, est d’assurer le retour à la conformité. Conformité d’une habitation Une habitation est dite conforme lorsque ses eaux intérieures (toilettes, lavabos…) sont bien évacuées dans le réseau d’eaux usées et les eaux de pluie issues des gouttières et des grilles de descente de garage dans le réseau d’eaux pluviales. Le site de Nod Huel Il s’agit du dernier poste de relèvement des eaux de la ville de LANNION. Ce poste est situé en contrebas de la ville. Il permet après relevage, l’acheminement par gravitation de ces effluents à la station d’épuration de Loguivy. Le plan d’acheminement des eaux usées sur le site est indiqué figure 2. BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Épreuve E.4.1 : Étude d’un système technique industriel Pré-étude et modélisation Repère : Page 4/24 La schématisation du poste de Nod Huel est indiquée sur la figure 3. Un premier regard « By Pass » collecte les effluents venant des rives droite et gauche de la ville. Il alimente une zone de rétention où sont installées 2 vis d’Archimède qui remontent ces effluents dans le bassin tampon, pour ensuite être dirigés par gravitation à la station d’épuration. Une pompe centrifuge prend le relais des vis pendant la nuit à cause des nuisances sonores qu’elles engendrent. Pendant la journée, les vis d’Archimède se mettent en route en fonction du niveau dans la zone de stockage et la pompe centrifuge vient en complément si besoin. Les seuils de niveau pour le démarrage de la pompe sont 2 m, 2,50 m et 2,80 m. Pendant la nuit c’est la pompe centrifuge qui assure le niveau. Si besoin, une vis peut venir en aide. Le tableau de l’annexe 0 donne les horaires de fonctionnement de la pompe ou des vis mises en service suivant la hauteur atteinte dans la zone de rétention ainsi que leur débit nominal. Zone de rétention (Stockage temporaire) Buse Béton : Diam 600 mm Ecoulement gravitaire Eaux usées rive droite Eaux usées rive gauche Local Technique Vis d’Archimède 1 Vis d’Archimède 2 Pompe Centrifuge « Nod Huel » Tuyauterie Diam 400 mm Trop Plein (5,33 m) Tuyauterie « Nod Huel » en INOX Regard « By Pass » Pompe (en projet) Armoires de commande Bassin tampon Tuyauterie « By Pass » En PVC Diam 200 mm Regard St e Anne Trop Plein (5,08 m) Vanne de condamnation Vers station d’épuration Figure 3 : poste de Nod Huel BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Épreuve E.4.1 : Étude d’un système technique industriel Pré-étude et modélisation Repère : Page 5/24 Enjeu Suivant les périodes de l’année, le débit des eaux peut être compris entre 3000 m3.j-1 (3000 m3 par jour) en période sèche et 14000 m3.j-1 en période humide. On notera que cette forte augmentation de débit est due principalement aux pluies conséquentes en hiver, à l’étanchéité du réseau vieillissant et à une non-conformité de certaines habitations. Les enjeux seront de permettre aux effluents d’être acheminés vers la station d’épuration lors des opérations de maintenance. La nuit, afin d’éviter le fonctionnement des vis d’Archimède, le niveau dans la zone de rétention (quel que soit la pluviométrie) devra être régulé. Problématiques Montées en charge du réseau Lors des opérations de maintenance, la vanne d’arrivée des eaux dans la zone de rétention est fermée. Ceci entraine une montée en charge du réseau amont pouvant occasionner des débordements. (La fréquence de ces entretiens est de l’ordre de 3 à 4 mois et engendre une extraction de sable de 5 m3). Une pompe supplémentaire doit être installée dans le regard « By Pass ». Le sujet portera sur l’étude pouvant répondre à cette problématique. Il est composé de 2 parties indépendantes notées A (Étude des problématiques et des solutions), et B (Étude de la régulation de niveau). Elles sont composées de sous parties indépendantes : A.1. État des lieux, étude du comportement. A.2. Dimensionnement de la pompe de relevage. B.1. Étude du moto-variateur. B.2. Capteur de niveau. BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Épreuve E.4.1 : Étude d’un système technique industriel Pré-étude et modélisation Repère : Page 6/24 Partie A. Étude des problématiques et des solutions. L’objectif de cette partie est d’établir un cahier des charges et de trouver une solution afin de pouvoir répondre aux problématiques. A.1. État des lieux, étude du comportement. A.1.1. Analyse globale des données et impact de la pluviométrie. Il s’agit de constater, à l’aide de tableaux de données ou de courbes issues du fonctionnement actuel du site, les problématiques lors des fortes pluviométries notamment la nuit et lors des opérations de maintenance. A.1.1.1. À l’aide de l’annexe 1, calculer le volume annuel moyen des eaux traitées durant ces quatre années. A.1.1.2. Calculer le débit moyen par jour que la station d’épuration a traité. L’année 2013 a été l’année la plus importante en terme de volume à traiter depuis 2010 et les mois les plus humides furent janvier, février et mars. A.1.1.3. En utilisant la courbe donnée en annexe 2, estimer le débit maximal en m3.h-1 pour l’année 2013. A.1.1.4. D’après les graphiques du mois de mars de l’annexe 3, quel impact engendre la pluviométrie sur le fonctionnement du poste de relevage ? A.1.2. Fonctionnement dans la zone de rétention. Le débit de la pompe est indiqué dans le tableau de fonctionnement du site (annexe 0). À l’aide du graphique Q = f(jour) de mars 2013 donné en annexe 3, préciser le nombre de jours dans le mois où il a fallu qu’une vis vienne la nuit au secours de la pompe centrifuge. Quelle conséquence cela engendre-t-il? A.1.3. Fonctionnement du regard « By Pass ». Si l’on ferme l’arrivée des effluents dans la zone de rétention de Nod Huel sans utiliser un « By Pass », la tuyauterie en amont monte en charge jusqu’à atteindre le trop plein situé au niveau du parc St Anne (voir figure 3). Cette montée en charge équivaut à un volume de 80 m3 . A.1.3.1. Calculer la durée que les techniciens ont, pour réaliser une maintenance du site si le volume d’arrivée est de 4000 m3.j-1 lors d’une période sèche. A.1.3.2. Au vu de l’évolution uploads/Industriel/ 8254-bts-electrotechnique-sujet-epreuve-e41-pdf.pdf
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- Publié le Sep 14, 2021
- Catégorie Industry / Industr...
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