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BTS ÉLECTROTECHNIQUE – DOSSIER TECHNIQUE Session 2011 Épreuve E4.2 : Étude d’un

BTS ÉLECTROTECHNIQUE – DOSSIER TECHNIQUE Session 2011 Épreuve E4.2 : Étude d’un système technique industriel : Conception et industrialisation Code : EQCIN Page : 1/13 BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2011 ÉPREUVE E 4.2 SÉCHEUR DE GRANULÉS P.E.T PRÉSENTATION ET DOSSIER TECHNIQUE Sommaire : Présentation générale page 2 Résultats de la campagne de mesure sécheur ancienne génération page 5 Devis installation sécheur PIVONI, données techniques principales page 6 Schéma électrique du poste BT 15 page 7 Documentation technique alimentateur page 8 Schéma du bus de communication sécheur page 13 BTS ÉLECTROTECHNIQUE – DOSSIER TECHNIQUE Session 2011 Épreuve E4.2 : Étude d’un système technique industriel : Conception et industrialisation Code : EQCIN Page : 2/13 Présentation de l’entreprise VOLVIC Située au cœur des volcans d’Auvergne, la société « VOLVIC » produit des bouteilles d’eau minérale. Elle se compose de 3 usines qui traitent environ 4 millions de litres d’eau par jour, soit une production annuelle de 880 millions de litres d’eau. Pour assurer cette production, le site consomme environ 67 000 MWh d’électricité par an. Présentation du processus de production L’usine du Chancet est une des trois usines d’embouteillage. Hormis le captage, situé à 3,5 km, l’usine est divisée en 3 zones : - une zone « plasturgie » où sont fabriquées les préformes en P.E.T (Polyéthylène téréphtalate) qui deviendront ensuite par soufflage des bouteilles, - une zone d’embouteillage, - une zone de stockage et d’expédition. Présentation de la zone plasturgie (voir figure ci-après) Les bouteilles sont réalisées à partir d’un mélange de granulés de P.E.T vierge, de P.E.T recyclé ainsi que des rebuts de fabrication. Ces granulés, stockés dans des silos, sont chargés d’humidité. Ils doivent impérativement, après dosage et mélange, être séchés, afin de garantir une qualité de la préforme. Cette opération se déroule à l’aide de sécheurs, c’est sur une de ces machines, le HUSKY 4 que portera cette étude. Du granulé de P.E.T à la bouteille prête pour l’expédition PRÉFORME GRANULÉS DE P.E.T BTS ÉLECTROTECHNIQUE – DOSSIER TECHNIQUE Session 2011 Épreuve E4.2 : Étude d’un système technique industriel : Conception et industrialisation Code : EQCIN Page : 3/13 TRAITEMENT P.E.T Soufflante de transport de P.E.T Silos de granulés P.E.T 2 x 80 tonnes Rebut de fabrication Doseur 3 produits Mélangeur Extrudeuse Moulerie PRÉFORME PET Vers soufflage et embouteillage P.E.T vierge P.E.T recyclé FABRICATION PRÉFORMES Sécheur HUSKY 4 Air chaud et sec ZONE DE L’ÉTUDE Alimentateur BTS ÉLECTROTECHNIQUE – DOSSIER TECHNIQUE Session 2011 Épreuve E4.2 : Étude d’un système technique industriel : Conception et industrialisation Code : EQCIN Page : 4/13 Enjeu La société Volvic s’inscrit dans une démarche générale de réduction de sa consommation d’énergie. Dans ce but, un bilan de consommation a été effectué sur l’ensemble de l’usine de Chancet. Les résultats ont fait apparaître que le secteur de la plasturgie, et plus particulièrement le séchage, était le plus gros consommateur d’énergie électrique. Des sécheurs de nouvelle génération, conçus et fabriqués par le constructeur PIVONI, paraissent répondre parfaitement aux contraintes de production (un P.E.T sec) en consommant environ 2 fois moins d’énergie. Problématiques de l’étude Il est envisagé de mener une étude sur l’opportunité économique et les conséquences techniques de l’installation de ces nouveaux sécheurs. Pour décider du remplacement des sécheurs en place par les équipements proposés par le constructeur PIVONI, il est donc nécessaire : - de s’assurer que l’installation du nouveau sécheur PIVONI permette de faire les économies d’énergie attendues dans les conditions de production spécifiques à cette usine et avec un temps de retour sur investissement raisonnable. - de prévoir les conséquences de l’installation du nouveau séchoir dans l’usine en termes de raccordement au réseau, de protection des biens et des personnes, de pollution harmonique et de modification de la structure matérielle et logicielle existante. BTS ÉLECTROTECHNIQUE – DOSSIER TECHNIQUE Session 2011 Épreuve E4.2 : Étude d’un système technique industriel : Conception et industrialisation Code : EQCIN Page : 5/13 Résultats de la campagne de mesure sur le sécheur ancienne génération Le bilan de consommation du sécheur a été réalisé à l’aide d’un analyseur de réseau de type Qualistar (CHAUVIN ARNOUX). Cet appareil permet l’enregistrement simultané de plusieurs grandeurs avec une période programmable. Le tableau ci-dessous est le résultat d’un enregistrement effectué sur le sécheur d’ancienne génération. Enregistrement Qualistar 8335 sécheur ancienne génération date de début 03/03/09, à 17 H 35 date de fin 04/03/09,à 01 H 35 Heure Urms Phase1 Urms Phase2 Urms Phase3 Arms Phase1 Arms Phase2 Arms Phase3 W somme des phases W-heures somme des phases V V V A A A W Wh 17:35:00 411,4 410,6 409,6 178,5 181,3 179,4 118875,266 0 17:55:00 410,1 408,5 408,4 176,1 177,8 175,5 116000,086 45164,2789 18:15:00 410,2 409 408,8 174,3 175,9 174,4 114761,207 91525,05384 18:35:00 409,3 407,9 407,6 152,7 155,2 152,5 97450,9844 137092,1816 18:55:00 403,4 402,5 402,5 127,8 129,1 128,2 77303,4414 180063,8022 19:15:00 411,2 409,6 409,2 118,2 120,4 118,1 72132,5742 218520,7677 19:35:00 412,1 410,5 411,1 116,9 117,7 116,1 70837,2188 256577,141 19:55:00 415,5 414,3 414,1 117,3 119,5 117,5 72415,5723 294634,4912 20:15:00 414,8 414,5 414,4 114,3 115 115,4 70738,6992 332695,4238 20:35:00 411,2 410 410,3 105,7 106,7 105,3 64979,6016 370686,7713 20:55:00 412,7 412 411,5 105,7 107 106,1 66893,6563 408734,5816 21:15:00 413,4 412,1 412 109,7 111,7 109,5 68121,9961 452312,5738 21:35:00 414,6 414,2 413,7 108,1 110 109,1 66616,4707 497680,8348 21:55:00 415,1 413,4 413,6 146,9 148,2 145,4 97344,9824 543524,6221 22:15:00 412,7 411,6 411,1 140,4 142,1 140,2 92526,6816 589685,6992 22:35:00 410,6 409,8 409,3 97,6 99,7 98 57140,0703 628646,0905 22:55:00 410,6 409,7 409,7 96,4 98 96,9 57779,7598 666898,1942 23:15:00 411,8 410,2 410,1 90,1 92,1 89,9 52543,6504 704818,4055 23:35:00 412,5 411,8 411,2 92,2 94,4 92,9 53979,1621 742865,4719 23:55:00 412,7 411,8 411,5 86,3 88,1 86,9 49082,875 780868,1003 00:15:00 415,9 415,7 415,1 89,7 91,6 91,2 51426,7949 818866,1543 00:35:00 412,6 411,5 411,5 132,3 133,9 132,2 84352,709 858279,8798 00:55:00 410,6 409,7 409,2 129 131,4 129,4 82011,0078 903112,2765 01:15:00 408,7 408,1 407,8 87,6 89,6 88,7 47909,3672 948813,2576 01:35:00 412,7 411,8 411,5 86,3 88,1 86,9 66893,6563 991387,5076 BTS ÉLECTROTECHNIQUE – DOSSIER TECHNIQUE Session 2011 Épreuve E4.2 : Étude d’un système technique industriel : Conception et industrialisation Code : EQCIN Page : 6/13 Devis installation sécheur PIVONI ENTREPRISE LOT COÛT EN € HT PIVONI Remplacement sécheur HUSKY 4 50681 VDR Cloisons 8300 MEDIACO Démontage / conditionnement ancien sécheur 5350 CF2C Tuyauterie 6010 DUGOUR Maçonnerie 2365 MEDIACO Enlèvement 2820 GF3E Raccordement sécheur 3976 CF2C Isolation tuyaux 2135 Sécheur PIVONI : Données techniques principales. Tension et fréquence d’alimentation 400V tri / 50Hz Bruit maximum <80 dB Poids 1 750 kg Puissances installées Résistances processus 96 kW Moteur Soufflante processus 18,5 kW Moteur Soufflante de transport de P.E.T 11 kW Moteur Soufflante de régénération 3 kW Résistances de régénération 22,8 kW Performances Débit 2 400 m3.h-1 BTS ÉLECTROTECHNIQUE – DOSSIER TECHNIQUE Session 2011 Épreuve E4.2 : Étude d’un système technique industriel : Conception et industrialisation Code : EQCIN Page : 7/13 Schéma du poste BT15 CPI AUGIER (sec 1991) 1600KVA 20 KV / 400V Q0 UNELEC SP 1250A Ith 0,9 / IM 13500A Q15 UNELEC RECORD D 630A Ith 1/ Im 8X ARMOIRE PRESSE Q18 UNELEC RECORD DH 400A Ith 0,8/ Im 7X ARMOIRE HUSKY 4 JEU DE BARRES ICC = 30 kA Câble C5 L = 30 m U1000 Cuivre Mode de pose = 13 Lettre B 3*1*240 mm2 + 35 mm2 (PE) L1 L2 L3 PE Rb Ra Z Z = 4 000 Ω Ra = 20 Ω Rb = 20 Ω Point A Point B Tension limite de sécurité. Ul = 50 V BTS ÉLECTROTECHNIQUE – DOSSIER TECHNIQUE Session 2011 Épreuve E4.2 : Étude d’un système technique industriel : Conception et industrialisation Code : EQCIN Page : 8/13 Alimentateur L’alimentateur permet d’acheminer les granulés de P.E.T depuis le mélangeur vers la trémie du sécheur. Il est équipé d’un coffret électrique qui assure le démarrage et la protection d’un moteur asynchrone de 11kW associé à sa turbine. À ce même coffret sont raccordés les éléments qui rentrent en compte dans le cycle de remplissage de la trémie. (voir les schémas électriques pages 10 et 11 de ce dossier ainsi que le tableau ci-dessous). Repère Description Fonction HL10 Voyant 24 VDC Voyant de signalisation présence tension HL11 Voyant 24 VDC Voyant de signalisation défaut YV12 Electrovanne 24VDC Nettoyage de filtre YV13 Electrovanne 24VDC Optionnelle (non utilisée ici) YV14 Electrovanne 24VDC Mise à l’air libre du bol KA 10 Relais 24 VDC Démarrage turbine KA 11 Relais 24 VDC Présence tension KT2 Temporisation fonction 22 Commande YV12 KT3 Temporisation fonction 22 Commande YV12 ST10 Thermostat Détection surchauffe moteur SP10 Pressostat Détection surpression filtre Cycle de remplissage de la trémie de séchage La mise en marche de la turbine provoque une dépression dans le bol de l’alimentateur. Cette dépression ferme le clapet et aspire les granulés de P.E.T qui tombent alors dans le bol. Lorsque la quantité souhaitée de P.E.T est atteinte dans le bol de l’alimentateur, la turbine est arrêtée puis l’électrovanne YV14 est pilotée afin de mettre le bol de l’alimentateur à la pression atmosphérique. Le clapet s’ouvre par gravité, les granulés sont alors évacués vers la trémie du sécheur. uploads/Industriel/ dossier-technique.pdf