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Ce document a été mis en ligne par le Réseau Canopé pour la Base Nationale des Sujets d’Examens de l’enseignement professionnel. Ce fichier numérique ne peut être reproduit, représenté, adapté ou traduit sans autorisation. BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2018 Épreuve E4.2 : Étude d’un système technique industriel Conception et industrialisation Code : 18-EQCIN BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR ÉLECTROTECHNIQUE ÉPREUVE E.4.2. ÉTUDE D’UN SYSTÈME TECHNIQUE INDUSTRIEL CONCEPTION ET INDUSTRIALISATION SESSION 2018 Durée : 4 heures Coefficient : 3 Matériel autorisé : L’usage de tout modèle de calculatrice, avec ou sans mode examen, est autorisé. Documents à rendre avec la copie : - le candidat répondra sur le dossier réponses et des feuilles de copie ; - le dossier réponses est à rendre agrafé au bas d’une copie. Dès que le sujet vous est remis, assurez-vous qu’il est complet. Le sujet comporte quatre dossiers : • le dossier présentation - questionnement qui se compose de 14 pages, numérotées de 1/14 à 14/14 ; • le dossier technique qui se compose de 10 pages, numérotées de 1/10 à 10/10 ; • le dossier ressources qui se compose de 13 pages, numérotées de 1/13 à 13/13 ; • le dossier réponses qui se compose de 8 pages, numérotées de 1/8 à 8/8. Il sera tenu compte de la qualité de la rédaction, en particulier pour les réponses aux questions ne nécessitant pas de calcul. Le correcteur 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. Base Nationale des Sujets d'Examens de l'enseignement professionnel Présentation - questionnement 18-EQCIN Page 1/14 BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2018 ÉPREUVE E4.2 ARCHE DE CÉRAMISATION DE PLAQUES VITROCÉRAMIQUES PRÉSENTATION - QUESTIONNEMENT Les quatre parties de l’épreuve sont indépendantes. PRÉSENTATION GÉNÉRALE ..................................................................................................... 2 L’arche de céramisation ............................................................................................................ 3 Enjeu et objectifs des sujets E4.1 et E4.2 .................................................................................... 5 QUESTIONNEMENT ................................................................................................................... 6 Partie A : Faut-il changer les variateurs de vitesse ? ................................................................ 6 Partie B : Quelles sont les modifications suite au changement de la vitesse ? ......................... 8 Partie C : Quelle solution technique pour réduire le temps d’intervention ? ............................ 10 Partie D : Quel traitement de l’information pour réduire le temps d’intervention ? .................. 12 Base Nationale des Sujets d'Examens de l'enseignement professionnel Présentation - questionnement 18-EQCIN Page 2/14 PRÉSENTATION GÉNÉRALE Installée sur l'un des plus anciens sites industriels de France (1752), à Bagneaux-sur-Loing (Seine- et-Marne), Keraglass, société amont d'Eurokera, fabrique du verre vitrocéramique pour les grands groupes de l'électroménager et les fabricants de cheminées et poêles de chauffage. Cette entreprise, née en 1992 d’un partenariat Franco- Américain à 50/50, est la propriété de Saint- Gobain et de Corning. L’activité du site permet une production de 75 à 86 000 tonnes de verre par an, obtenues à partir de trois fours verriers dont la capacité unitaire est comprise entre 85 et 120 tonnes/jour. Cette production génère environ 33 000 tonnes de produits finis (plaques en vitrocéramique et inserts de cheminée) vendus aux clients finaux. Le four de capacité 120 tonnes/jour est le plus grand four verrier du monde, avec un chauffage mixte gaz-électricité. Figure 1 : L’usine Keraglass de Bagneaux s’étend sur 66 000 m² Une plaque de vitrocéramique est élaborée à partir de matières premières dont beaucoup sont importées de pays lointains sous la forme de sables spéciaux et souvent chargés en lithium. Jusqu'à dix-huit composants sont nécessaires pour produire de la vitrocéramique. Le mélange de matières premières est introduit à l'intérieur des fours afin de le transformer en plaques de verre appelées « green glass ». Celles-ci deviendront vitrocéramiques après le processus de céramisation consistant en un traitement thermique très particulier (voir figure 2). Ce traitement thermique va permettre d’obtenir une structure organisée au matériau lui offrant ainsi les propriétés principales de la vitrocéramique : une résistance mécanique élevée et une dilatation nulle sous des températures extrêmes (700°C). Base Nationale des Sujets d'Examens de l'enseignement professionnel Présentation - questionnement 18-EQCIN Page 3/14 Figure 2 : Procédé de fabrication et de finition de la vitrocéramique L’arche de céramisation À la sortie des fours, l’entreprise dispose de plusieurs arches de céramisation, dont la plus récente permet de céramiser des vitres d’insert de cheminée, pliées ou bombées, grâce à son ouverture de 1100 x 550 mm. Cette arche, avec sa puissance de chauffe de 610 kW, autorise une vitesse d’avance nominale des plateaux porte vitre de 0,18 m/min. Arche de céramisation Plateau porte vitre à l’entrée de l’arche Base Nationale des Sujets d'Examens de l'enseignement professionnel Présentation - questionnement 18-EQCIN Page 4/14 Afin d’augmenter la capacité de production, l’entreprise envisage d’augmenter la vitesse de convoyage des « plateaux porte vitre ». Ce choix doit prendre en considération le traitement thermique que doivent subir les plaques dans différentes zones (11 zones). Pour chaque zone, le procédé consiste à porter la vitre à une température donnée durant un certain temps. Nous allons étudier les conséquences de l’augmentation de la vitesse de convoyage sur la température des plaques dans chaque zone. Cette contrainte nécessite de changer les résistances chauffantes et conduit à une étude économique. L’augmentation de la puissance de chauffe implique de vérifier que l’appareillage est adapté à cette nouvelle contrainte. Le contrôle qualité se fait en sortie de l’arche et le technicien, en charge de ce contrôle, constate parfois qu’une plaque n’a pas reçu un traitement thermique adéquat. L’expérience montre que l’origine de cet incident porte sur la rupture d’une branche où se trouvent les résistances chauffantes. Cela modifie le traitement thermique dans la zone touchée et entraine la mise au rebut des plaques se trouvant dans l’arche. Cette panne survient plusieurs fois dans l’année. Un technicien de maintenance effectue un dépannage qui peut nécessiter un arrêt de plusieurs heures de l’outil de production avant de repérer la branche en défaut. Une pré étude est conduite afin de détecter des écarts de courants dans les zones de chauffe. Cette analyse conduit à la mise en place d‘une chaine de mesure pour repérer rapidement la zone en défaut. Base Nationale des Sujets d'Examens de l'enseignement professionnel Présentation - questionnement 18-EQCIN Page 5/14 Enjeu et objectifs des sujets E4.1 et E4.2 L’enjeu pour l’entreprise est d’optimiser sa capacité de production. Elle envisage d’augmenter la vitesse d’avance des plateaux porte vitre et de réduire le temps d’intervention du technicien lors d’un arrêt de production. Le barème de notation des parties A, B, C et D représente respectivement 20 %, 30 %, 30 %, 20 % de la note totale. Objectif 2 Réduire le temps d’intervention du technicien de maintenance Objectif 1 Augmenter la vitesse de convoyage des plateaux porte vitre. E4.1 - Partie A Analyser le dimensionnement de l’arche de céramisation. E4.1 - Partie C Étudier la modification à apporter à la régulation de température E4.1 - Partie D Étudier l’augmentation du débit d’air de l’extracteur pour améliorer le refroidissement. E4.2 - Partie A Faut-il changer les variateurs de vitesse ? E4.2 - Partie B Quelles sont les modifications à apporter, aux matériels et à la canalisation, induites par le changement de la vitesse de convoyage ? E4.1 - Partie B Analyser le comportement de l’arche face à une rupture de résistance E4.2 - Partie C Quelle solution technique pour réduire le temps d’intervention ? E4.2 - Partie D Quel traitement de l’information pour réduire le temps d’intervention ? . Base Nationale des Sujets d'Examens de l'enseignement professionnel Présentation - questionnement 18-EQCIN Page 6/14 QUESTIONNEMENT Partie A : Faut-il changer les variateurs de vitesse ? Contexte Le document DTEC1 présente le synoptique de l’arche et le convoyeur qui transporte les « plateaux porte vitre ». Ces « plateaux porte vitre » sont transportés à travers l’arche par des rouleaux entrainés par des galets (voir DTEC2). Un motoréducteur asynchrone est accouplé à un galet qui entraine les autres par l’intermédiaire de la chaine. Chaque motoréducteur est associé à un variateur de vitesse. L’ensemble qui vient d’être décrit forme un « groupe de transmission ». Le convoyeur est composé de 23 « groupes de transmission ». L’entreprise a choisi d’augmenter la vitesse de convoyage des « plateaux porte vitre » de 0,18 m/min à 0,23 m/min. Vous rechercherez la nouvelle consigne en fréquence qui doit être appliquée à chaque variateur pour tenir compte de la nouvelle vitesse de convoyage. Par ailleurs, la fréquence de découpage de l’onduleur des variateurs est la cause d’un sifflement désagréable pour le confort du personnel. Vous êtes sollicité par l’ingénieur qui vous demande de mener une étude : il souhaite savoir si les variateurs actuels permettent encore le bon fonctionnement de l’installation, s’il est possible d’éliminer ce sifflement désagréable, s’il est nécessaire d’investir dans de nouveaux variateurs de vitesse. Données : - la vitesse linéaire avant modification : 0,18 m/min ; - la vitesse linéaire après modification : 0,23 m/min ; - les rouleaux en céramique ont un diamètre 100 mm ; - les galets d’entrainement ont un diamètre de 90 mm ; - les uploads/Industriel/ u42-sujet-bts.pdf