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22 1 املركز الوطين للتقويم واالمتحانات والتوجيه االمتحان الوطني الموحد للبكالور

22 1 املركز الوطين للتقويم واالمتحانات والتوجيه االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا ا لدورة العادية 2O16 - املوضوع - NS 46 المادة الشعبة أو ا لمسلك مدة اإلنجاز المعامل 4 8 ا لصفحة USINE D'INCINÉRATION DE DÉCHETS Le sujet comporte 3 situations d'évaluation (SEV) :  SEV1 : ANALYSE FONCTIONNELLE ET TRANSMISSION DE PUISSANCE ……………(sur 24 points)  SEV2 : ÉTUDE ÉNERGÉTIQUE ..………………………………………………………….... (sur 28 points)  SEV3 : ÉTUDE DE L'ACQUISITION ET DU TRAITEMENT DE L’INFORMATION… (sur 28 points) Les 3 SEV sont indépendantes et peuvent être traitées dans un ordre quelconque après lecture des paragraphes I, II et III (pages 2 et 3). La numérotation des questions est continue : de la question 1 (Q1) à la question 48 (Q48).  Le sujet comporte au total 22 pages.  Le sujet comporte 3 types de documents :  Pages 02 à 12 : Socle du sujet comportant les situations d’évaluation (SEV) (Couleur Jaune).  Pages 13 à 16 : Documents ressources portant la mention (Couleur Rose).  Pages 17 à 22 : Documents réponses portant la mention (Couleur Blanche). DRES XX DREP XX  Toutes les réponses doivent être rédigées sur les documents réponses : .  Les pages portant en haut la mention (Couleur Blanche) doivent être obligatoirement jointes à la copie du candidat même si elles ne comportent aucune réponse.  Le sujet est noté sur 80 points. DREP XX DREP XX  Aucun document n’est autorisé.  Sont autorisées les calculatrices non programmables. 22 2 االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة العادية 2016 - الموضوع - :مادة علوم المهندس – شعبة العلوم والتكنولوجيات مسلك العلوم والتكنولوجيات الكهربائية NS 46 الصفحة 12 Usine d'incinération de déchets I - INTRODUCTION L'incinération est une technique de traitement de déchets (exemple : ordures ménagères), elle permet la récupération d’énergie (électricité et chaleur) et de matériaux utilisés dans les travaux publiques. La combustion se fait à une température supérieure à 850°C dans des fours spécialement conçus à cet effet (Fig. 1). Grâce à la chaleur dégagée, l’eau est transformée dans une chaudière en vapeur sous pression. Cette vapeur sert à produire soit de l’énergie électrique grâce à un turbo-alternateur soit de l’énergie thermique pour chauffer des bâtiments. Les déchets sont déversés dans une fosse de réception et de stockage. Un grappin saisit ces déchets et les déverse dans une trémie puis ils sont dirigés vers le four où ils seront brûlés. L’épreuve porte sur le pont roulant qui permet d’alimenter la trémie en déchets et sur une partie de l’installation électrique de l’usine. II - DESCRIPTION DU PONT ROULANT (Fig. 2, page 3)  Le moteur de direction M1 déplace le chariot vers l’avant ou vers l’arrière (l’axe Y) ;  Le moteur de levage M2 permet la descente ou la montée du grappin (l’axe Z) ;  Les moteurs de translation M3 et M4 déplacent le pont vers la gauche ou vers la droite (l’axe X) . Camion-benne Pont roulant Fosse Trémie Grappin Déchets Four Fig. 1 : Schéma partiel d’une usine d'incinération de déchets 22 3 االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة العادية 2016 - الموضوع - :مادة علوم المهندس – شعبة العلوم والتكنولوجيات مسلك العلوم والتكنولوجيات الكهربائية NS 46 الصفحة 12  Les moteurs M1, M2, M3 et M4 sont associés à des variateurs de vitesse et à des réducteurs et sont munis de freins à manque de courant.  La commande du pont roulant se fait par l’opérateur grâce à deux joysticks industriels (Fig. 3).  Un pupitre de commande (interface homme /machine) informe l’opérateur sur l’état du système.  Un automate programmable industriel (API) gère le système. III - DIAGRAMME DES INTERACTIONS (Fig. 4). Définition des fonctions de service. Fig. 3 : Joystick industriel Fig. 2 : Pont roulant Z Y X 0 Sol Fig. 4 Normes de sécurité FP Pont roulant Trémie Opérateur Énergie Déchets FC2 FC1 FC3  FC1 : Respecter les normes de sécurité en vigueur.  FC2 : Être manœuvré par un opérateur.  FC3 : Être alimenté en énergie. 22 4 االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة العادية 2016 - الموضوع - :مادة علوم المهندس – شعبة العلوم والتكنولوجيات مسلك العلوم والتكنولوجيات الكهربائية NS 46 الصفحة 12 IV - SITUATIONS D’ÉVALUATION (SEV) On désire analyser le système, vérifier quelques caractéristiques du moto-réducteur-frein chargé de déplacer le grappin suivant l’axe Z et proposer des solutions qui permettent un fonctionnement correct du système. Tâche 1 : Expression du besoin Q1. Compléter le diagramme « bête à cornes » 1,5 pt Tâche 2 : Définition des fonctions de services A partir du diagramme des interactions (Fig. 4) : Q2. Qu’appelle- t-on les fonctions FC1, FC2 et FC3 ? 0,5 pt Q3. Préciser les fonctions techniques FT14, FT22 et FT23 du FAST partiel ci-dessous. 1,5 pt Déplacer le grappin suivant l axe X Déplacer le grappin suivant l axe Z FT14 Moto-réducteur-frein M3 et M4 Moto-réducteur-frein M2 Moto-réducteur-frein M1 FP Saisir ou deverser les déchets Grappin Acquérir l ordre de déplacement FT22 Conditionner et adapter le signal  Circuits de Linéarisation  Amplificateur  Comparateur FT23 Automate programmable industriel Joysticks J1 et J2 Interface Homme-Machine FC2 Traduire l ordre de déplacement en un signal électrique Délimiter la zone de travail Fins de courses FC1 Détecter les limites Protéger les biens et les personnes Autres fonctions  Appareils de protection  Régime de neutre Tâche 3 : Analyse et compréhension du moto-réducteur-frein Le moteur de levage M2 est équipé d’un frein à manque de courant. En se référant au dessin d’ensemble du moto-réducteur-frein (Fig. 5, DRES 01) : Q4. Compléter le schéma cinématique et les repères des engrenages. 3 pts SEV 1 24 points Analyse fonctionnelle et transmission de puissance 22 5 االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة العادية 2016 - الموضوع - :مادة علوم المهندس – شعبة العلوم والتكنولوجيات مسلك العلوم والتكنولوجيات الكهربائية NS 46 الصفحة 12 Q5. Quel est l’intérêt de l’utilisation d’un frein à manque de courant ? 1 pt Q6. Quel est le rôle des trois ressorts 34 (disposés à 120 degrés) ? 0,5 pt Q7. Indiquer le nombre n de surfaces de contact du frein. 0,5 pt Tâche 4 : Étude du moto-réducteur-frein M2 Le réducteur utilisé se compose de trois étages d’engrenages dont le module des deux premiers étages est m = 1,5 mm. Q8. Sachant que l’entre-axe du 1er étage (5 et 25) est a1 = 90 mm et que le pignon 5 a un diamètre primitif d5 = 30 mm, calculer le diamètre primitif d25 du pignon 25. 1 pt Q9. Déduire le rapport de réduction r1 de cet étage. 0,5 pt Q10. Sachant que la vitesse de rotation du moteur est Nm = 1452 tr/min ; calculer la vitesse de rotation N29 (en tr/min) à la sortie du 1er étage. 0,75 Pt Q11. Sachant que les nombres des dents de la roue 6 et du pignon 18 sont : Z6 = 105 dents et Z18 = 35 dents. Déterminer alors le rapport de réduction r2 du 2ème étage (18 et 6). 0,75 pt Le 3ème étage (10 et 16) est un engrenage à dentures hélicoïdales de module normal mn = 2 mm et d’angle d’hélice β = 19,75°. Le diamètre primitif du pignon 10 est d10 = 34 mm et le nombre de dents de la roue 16 est Z16 = 32 dents. Q12. Déterminer le rapport de réduction r3 du 3ème étage. 1,5 pt Q13. Déduire le rapport de réduction global rg de ce réducteur (prendre r3 = 0,5). 0,5 pt Q14. Calculer la vitesse de rotation Nt du tambour solidaire de l’arbre 12. 0,75 pt Tâche 5 : Étude de la transmission de puissance Données :  Masse du grappin : mg = 1 tonne ;  Masse d’une prise de déchets : md = 2 tonnes ;  Accélération de la pesanteur g = 10 m/s2 ;  Le diamètre du tambour est d = 52,60 cm ;  La vitesse de levage VL du grappin varie entre VLmini = 40 m/min et VLmaxi = 80 m/min ;  Le rendement du réducteur est ƞr = 0,9 ;  Le rendement du tambour est ƞt = 0,78. Q15. Calculer la puissance Pt nécessaire pour soulever la charge à la vitesse maximale (VLmaxi). 1pt Q16. Déterminer le couple Cm que le moteur M2 doit fournir. 1pt Pm Cm Moteur Réducteur Frein Tambour Grappin 22 6 االمتحان الوطني الموحد للبكالوريا- الدورة العادية 2016 - الموضوع - :مادة علوم المهندس – شعبة العلوم والتكنولوجيات مسلك العلوم والتكنولوجيات الكهربائية NS 46 الصفحة 12 Sachant que : - L’expression du couple de freinage est la suivante : où N est l’effort presseur produit par les trois ressorts sur le disque 31 ; - L’effort exercé par un ressort est F = 300 N ; - Le coefficient de frottement f entre l’ensemble de disques de friction et les garnitures est f = 0,65 ; - Les rayons des surfaces de contact des disques sont les suivants :  Grand rayon R = 300 mm ;  Petit rayon r = 100 mm. Q17. uploads/Industriel/ si-ste-sujet-session-normale-2016.pdf