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BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR ELECTROTECHNIQUE SESSION 2009 ÉPREUVE E4.2 Étude

BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR ELECTROTECHNIQUE SESSION 2009 ÉPREUVE E4.2 Étude d’un système technique industriel Conception et industrialisation Durée : 4 Heures Cœfficient : 3 Calculatrice à fonctionnement autonome autorisée conformément à la circulaire n°99-186 du 16/11/99.L’usage de tout autre matériel ou documents est interdit. Ce sujet comporte 4 dossiers : - Le dossier technique - Le dossier questionnement - Le dossier ressources - Le dossier réponses Le candidat répondra sur le dossier réponses et sur feuilles de copie annexes. Chaque réponse devra être repérée par le numéro de la question. Il sera tenu compte de la qualité de la rédaction, de la présentation et du respect de la langue française. Chaque réponse littérale et chaque calcul devront être justifiés. sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 1/15 BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR ELECTROTECHNIQUE SESSION 2009 EPREUVE E4.2 Mise en situation : page 2 1. Description générale : page 3 2. Cuverie : page 5 3. Puits : page 6 4. Caractéristiques de l’alimentation électrique et schémas : page 8 5. Configuration du réseau ETHERNET : page 14 Equipement d’un forage d’eau potable DOSSIER TECHNIQUE sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 2/15 Mise en situation : La Société des Sources de Soultzmatt est une Société d’Economie Mixte (SEM) dont l’activité est l’extraction et l’embouteillage d’eau de source en vue de sa commercialisation. Résumé de l’historique du projet et enjeu : La production annuelle d’eau de source de la SEM des eaux de Soultzmatt s’élève aux environs de 22 millions de cols (bouteilles). En tenant compte de l’eau de rinçage, cette production correspond à une consommation globale de 40 000 m3/an. La société envisage d’amener sa production annuelle à 36 millions de cols, soit un besoin total en eau de source de 60 000 m3. Elle doit donc augmenter ses capacités d’extraction et pour cela mettre en exploitation un nouveau forage (L4) assurant un débit maximum de 10 m3/h (donnée du cahier des charges défini par la société). L’enjeu est donc d’obtenir en quantité suffisante une eau de qualité contrôlée. Description de l’installation : L’eau est pompée à partir de 3 puits (L2 et L3 sont les plus anciens, L4 a été installé en 2007 et fera l’objet de cette étude), jour et nuit, vers un local « cuverie », qui sert de stock tampon en entrée du cycle de production. L’eau est ensuite embouteillée sur 2 chaînes (une chaîne bouteilles plastique et une chaîne bouteilles verre) avant palettisation et stockage. Cette partie sera hors étude. Le puits L4 est à environ un kilomètre de l’usine et le suivi devra se faire à distance. plan schématique du site : puits et usine d'embouteillage Problématiques abordées : Pour répondre à la commande de production de cols, il est nécessaire de contrôler le débit et la qualité de l’eau. Cela conduira à dimensionner la pompe immergée et à déterminer les outils de contrôle indispensables. Les parties abordées seront donc les suivantes : • dimensionner et choisir la pompe immergée et réguler le débit • alimenter le puits en énergie électrique : déterminer la section de câble, choisir la protection • obtenir une qualité contrôlée : choisir les capteurs et l’instrumentation associée • contrôler cette qualité à distance : choisir et étudier partiellement le support de communication puits L4 (nouveau) puits L3 (ancien) puits L2 (ancien) local cuverie liaison entre les puits et la cuverie (conduites d'eau + alimentation électrique + transmission de données) échelle approximative : 100 m usine d'embouteillage (Groupe sources Nessel) FLAN DE MONTAGNE VALLEE sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 3/15 1. Description générale : 1.1. Rappel de l’enjeu du projet : Il s’agit d’augmenter la production totale pour la porter à 60 000 m3 .année-1 L‘installation initiale, support du procédé étudié comporte une cuverie (local de stockage des eaux) alimentée par les puits L2 et L3. L’installation modifiée comprend un nouveau forage (puits L4), objet de l’étude. 1.2. Topologie des lieux : La société SEM des sources de Soultzmatt se trouve dans le Haut-Rhin (68). 1.2.1. Extrait carte IGN 1/25000 complété par l’hydrogéologue Usine Puits L2 : repère 37 Puits L3 : repère 84 Puits L4 : repère 114 sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 4/15 1.2.2. Plan de situation détaillé (rapport Jaillard Janvier 2006, extrait de plan de cadastre) : 1.2.3. Distances et coordonnées diverses : Distance du puits L2 à la cuverie : 650 m Distance du puits L2 au puits L3 : 70 m Distance du puits L3 au puits L4 : 200 m Altitude puits L4 : 342 m Altitude cuverie : 295 m Une tranchée est creusée en ligne droite entre les puits L3 et L4. Elle accueillera la canalisation principale, l’alimentation basse tension, le support réseau ETHERNET. 50 m 100 m sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 5/15 2. Cuverie : Ci-dessus le synoptique de l’entrée de la cuverie. Il s’agit d’une capture d’écran de la supervision. Les puits L2 et L3, et après développement du projet le puits L4, alimentent en eau la cuve 1R. Le niveau d’eau dans cette cuve 1R commande le fonctionnement des puits : un niveau trop bas provoque une demande d’eau (pompage dans les forages), un niveau trop haut stoppe cette demande en eau. Le local cuverie comprend également le tableau électrique divisionnaire alimentant en énergie les puits L2, L3 et L4. Une liaison ETHERNET entre la cuverie et les puits permet de transmettre les données entre équipements, en particulier la transmission des consignes de débit et des demandes d’eau de la cuverie vers les puits et la transmission des mesures de qualité de l’eau des puits vers l’usine. sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 6/15 3. Les puits : 3.1. Structure d’un puits : Armoire électrique Refoulement vers cuverie (débit Q) vanne conductivimètre débitmètre sol forage moteur pompe capteur de température capteur de niveau VARIATEUR Alimentation électrique (câble C4) AUTOMATE Afficheur Enregistreur Transmetteur Liaison ETHERNET L4-cuverie Tête de forage Instrumentation Afficheur Enregistreur Vue extérieure du local puits L4 Vue intérieure du local sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 7/15 3.2. Fonctionnement d’un puits : Vue de la supervision, installée dans le bureau du responsable de production Le commutateur Auto/manu, ainsi que les 2 interrupteurs M/A de la figure ci-dessus sont des objets de supervision. Vanne motorisée commandée par Pompe commandée par Commutateur Auto/manu « mode de fonctionnement »=Manu Interrupteur M/A associé Interrupteur M/A associé Commutateur Auto/manu « mode de fonctionnement »=Auto Conditions relatives aux niveaux dans la cuverie, à condition que le niveau dans le puits ne soit pas trop bas Le commutateur Manu/Auto de la régulation permet de commander la pompe en vitesse (position Manu) ou en débit (position Auto). Les grandeurs numériques (débit, conductivité, niveau, température) sont transmises à distance vers la cuverie. Vanne motorisée et interrupteur M/A associé Pompe et interrupteur M/A associé sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 8/15 4. Caractéristiques de l’alimentation électrique et schémas : La distribution basse tension se fait en 3x400 V, avec un schéma de liaisons à la terre de type IT. 4.1. Schéma unifilaire (extrait) montrant la liaison entre le TGBT et le puits L4 : T1 630 kVA QA QD désignation C2 longueur l 2=650 m section par phase S2=70 mm² QC TGBT Puits L2 QB désignation C3 longueur l 3=70 m section par phase S2=35 mm² QE Puits L3 Q0 Puits L4 désignation C4 longueur l 4=200 m câble 2 câble 3 câble 4 sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 9/15 4.2. Extraits du schéma électrique : sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 10/15 sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 11/15 Compteur horaire sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 12/15 + - sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 13/15 sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 14/15 5. Configuration du réseau ETHERNET : 5.1. Plan général réseau local cuverie – puits : API4 TSX3722 +ETZ410 X-WAY : 2.3 SWITCH CPL Câble réseau cat. 5 10/100 Mbps Puits L4 API3 TSX3722 +ETZ410 X-WAY : 2.2 SWITCH CPL Puits L3 CPL Support secteur pour CPL API2 TSX3722 +ETZ410 X-WAY : 2.1 SWITCH MODEM MOD2 Puits L2 CPL I.G. API1 TSX3722 +ETZ410 X-WAY : 1.1 SWITCH ROUTEUR R1 Cuverie MODEM MOD1 Paire téléphonique 4 ko/s PC1 Liaison réseau électrique L3-L4 environ 250 m Liaison réseau électrique L2-L3 environ 100 m Liaison paire téléphonique cuverie-L2- environ 650 m sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN session 2009 Dossier technique Page 15/15 5.2. Adresses IP des équipements : Repère équipement Désignation équipement Adresse IP équipement API1 Automate cuverie 192.168.1.202 MOD1 Modem cuverie 192.168.1.203 PC1 Ordinateur supervision 192.168.1.201 R1 Routeur cuverie 192.168.1.200 API2 Automate puits L2 192.168.1.20 MOD2 Modem puits L2 192.168.1.40 IG Interface graphique L2 192.168.1.30 API3 Automate puits L3 192.168.1.50 API4 Automate puits L4 sitelec.org sitelec.org 09-EQCIN sesssion 2009 Dossier Questionnement Page 1/12 BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR ELECTROTECHNIQUE SESSION 2009 EPREUVE E4.2 • Le questionnement comporte 4 parties : o Partie A : Dimensionnement de la pompe immergée uploads/Industriel/ sujet-09.pdf