MI-IV-200A prof - Académie de Lyon

MI – IV – 200A
DECRIRE OU CALCULER LES
DIFFERENTS NIVEAUX D’ENERGIE
(DEBIT, PRESSION, INTENSITE …)
MAINTENANCE INDUSTRIELLE
Niveau IV
2006
CAFOC - GIP de l’académie de Lyon 39, rue Pierre Baizet - CP201 - 69336 Lyon cedex 09
04 72 80 51 53 - 04 78 47 27 11 - [email protected]
MI – IV – 200A
TITRE DE LA RESSOURCE
Analyser les différentes sources d’énergie.
PROBLEME PROFESSIONNEL : L’Ecolpap utilise différentes énergies. Déterminez, dans
votre atelier, comment elles sont produites, distribuées, et comment la sécurité est assurée
pour chacune d’elles.
OBJECTIF : Analyser les différentes sources d’énergie.
PRÉREQUIS :
S2, Analyse des systèmes automatisés, étude de leur comportement.
Savoir les normes de représentation des circuits ( schémas d’implantation,
schémas des circuits de puissance et commande).
Avoir suivi la formation de sécurité électrique.
TP MI – IV – 200B
SÉCURITÉ :
o
o
o
- Avant toute manipulation sur le système, appeler le professeur et lui
énoncer les consignes de sécurité à appliquer et à respecter.
Lors de manipulations sur le système, faire attention aux chutes éventuelles
de pièces lourdes.
Port des équipements de travail obligatoire (bleu de travail, chaussures de
sécurité, etc…)
Avant toute ouverture de carter ou d’armoire électrique, appel du professeur
obligatoire.
MATÉRIEL ET RESSOURCES NÉCESSAIRES :
Dossier technique de l’Ecolpap complet.
Le système Ecolpap en état de fonctionnement.
Tous les documents de la salle ressources (documents fournisseurs, normes,
etc…)
Le document unique de sécurité de l’atelier.
Durée de la séquence : 6h
Durée du module : 3h
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MI – IV – 200A
SOMMAIRE :
A-
B-
C-
Installation situation professionnelle.
1 - Installation problème professionnel
2 - Précautions à prendre
3 - Système support
4Réalisation apprentissage.
5 - Dossier apprentissage
6 - Documentation ressources
7Synthèse
6 – Synthèse
Auteur : PRUNET
Version : 19 Avril 2006, version 1
Ce pictogramme indique que cette activité nécessite une évaluation. Lorsqu’il est présent,
faites appel à votre formateur
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MI – IV – 200A
PREPARATION
Cette ressource vous propose d’étudier les points suivants :
-
Production de l’énergie électrique, transport (avant le système Ecolpap, dans votre
atelier, et dans l’Ecolpap)
Production de l’air comprimé, transport dans l’atelier et dans le système Ecolpap.
Production de l’énergie hydraulique dans le système Ecolpap.
1 – Installation du problème professionnel :
Le système Ecolpap qui est installé dans votre atelier va être contrôlé par vos soins. On
souhaite savoir si les énergies auxquelles il est raccordé sont compatibles avec les besoins
du système.
De plus, on souhaite savoir comment elles sont produites dans votre atelier, comment elles
sont acheminées jusqu’à l’Ecolpap et si les conditions de sécurité sont respectées.
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MI – IV – 200A
2 - Précautions à prendre :
- Lors de toute intervention sur le système (électrique, mécanique), vous devrez
procéder à la consignation de celui-ci.
- Avant toute intervention et après avoir écrit la procédure que vous allez suivre, vous
appellerez le professeur afin qu’il vérifie et surveille votre travail.
3 - Support technique :
-
Vérifier la compatibilité du système avec les énergies disponibles dans l’atelier.
Déterminer comment sont produites et acheminées les différentes énergies jusqu’à
l’Ecolpap.
Vérifier si les conditions de sécurité sont bien remplies.
REALISATION APPRENTISSAGE
4 – Dossier apprentissage :
ELECTRICITE
A – Production :
Il existe trois types de centrales électriques en France, lesquels :
-
Centrales hydrauliques___________________________________
-
Centrales nucléaires___________________________________
- Centrales thermiques____________________________________
Pour quelle raison, l’électricité est transportée en haute tension sur les lieux de
consommation ?
L’électricité est transportée sur les lieux de consommation en haute tension afin de diminuer
les pertes en lignes (intensité plus faible sous haute tension).
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MI – IV – 200A
B – Distribution
Voici le schéma de câblage électrique de l’alimentation, depuis l’armoire générale de l’atelier,
jusqu’au système Ecolpap.
Indiquez le nom de chacun des éléments ci dessous et déterminez leurs fonctions.
L1 L2
L3 N
QG1
4x100A
X
X
X X
Q1 4x100A
Sectionneur général. Il permet la
mise sous/hors tension du canalis. Il
peut être cadenassé pour isoler
l’atelier.
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_______________________
Disjoncteur différentiel Il protège les
personnes des dangers électriques
(protection différentielle de 300 mA).
300 mA
Arrêts d’urgence
Atelier
Alimentation
canalis
Arrêts d’urgence. Ils permettent
d’isoler électriquement l’alimentation
canalis de l’atelier, par l’appuie sur
n’importe quel arrêt d’urgence
général
_____________________________
_____________________________
_____________________________
_____________
C – Transformation
Le système Ecolpap utilise l’énergie électrique fournie par le réseau E.D.F. Est-ce que
l’énergie proposée par le réseau est compatible avec l’énergie électrique nécessaire au
fonctionnement de l’Ecolpap. Justifier votre réponse.
Oui, l’énergie délivrée par EDF est compatible avec les besoins de l’Ecolpap. Il doit être
alimenté en 380V Triphasé avec le neutre afin de pouvoir reçevoir également le 230V
monophasé.________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
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MI – IV – 200A
Le système Ecolpap a également besoin d’une autre tension. En vous aidant du dossier
technique du système, déterminez cette tension.
24V. Il est indiqué également 48V, mais la tension n’est pas utilisée réellement par le
système.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
En vous aidant du dossier ressources :
-Quel est le nom de l’appareil qui permet de transformer la tension de l’énergie électrique ?
Expliquez brièvement le fonctionnement de cet appareil.
Le transformateur. Un courant passe dans un bobinage. Il crée un champ magnétique dans
le morceau de fer doux qui le traverse. Ce champ magnétique est récupéré dans l’autre
bobinage, qui crée à son tour une tension. Le nombre de spires contenues dans chacun des
bobinages permet de faire varier la tension transformée.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Après avoir noté ci dessous les équipements nécessaires à votre intervention, effectuez la
mesure de la tension de sortie de l’appareil de transformation.
Utiliser les EPI (casque, gants, tapis isolant) et un multimètre, position Voltmètre, alternatif.
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
La tension attendue est de _________24 V.
La tension mesurée est de 27V.
Sur quelles bornes allez vous
effectuer vos mesures ?
Entre E2 ET S2.
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
________________________
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MI – IV – 200A
PNEUMATIQUE
A – Production :
Voici les photos du système qui produit l’air comprimé dans l’atelier. A l’aide du dossier
ressources, expliquez la fonction de chacun des éléments et ses caractéristiques.
Le compresseur comprime l’air. Il doit être
disposé dans un local propre et à l’air libre. Il
retire les poussières contenues dans l’air et
comprime à 8 ou 10 bars.
Compresseur
L’accumulateur est le réservoir d’air comprimé
à la pression définie. Il permet de ne pas
démarrer le compresseur à chaque demande
d’air dans le réseau. L’air est comprimé à
l’intérieur jusqu’à la pression de réglage. En
cas de disfonctionnement du compresseur, il
possède une soupape de sécurité, qui permet
d’évacuer l’énergie pneumatique.
Accumulateur
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MI – IV – 200A
B – Transport, Distribution
Voici les photos du système qui transporte et distribue l’air comprimé dans l’atelier. A l’aide
du dossier ressources, expliquez la fonction de chacun des éléments et ses caractéristiques.
Vanne d’utilisation. C’est une des
nombreuses vannes qu’on peut trouver
dans l’atelier. A ce point, on vient relier un
système et utiliser l’air comprimé.
Vanne
Col de cygne. Le raccordement se fait
sur le dessus de la tuyauterie afin d’éviter
l’écoulement de l’eau de condensation. Il
sera bon de prévoir au bas de chaque
raccordement une purge.
Col de cygne
Quelle est la pression délivrée dans votre atelier ?
7
à 10 bars.
Est elle compatible avec la pression nécessaire au fonctionnement de l’Ecolpap ? Expliquez.
Oui, elle est compatible.
L’Ecolpap a besoin d’une pression de service de 6 bars, le compresseur délivre 8 bars.
Grâce au régulateur placé sur le FRL de l’Ecolpap, on peut réduire cette pression et
conserver 6 bars.
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MI – IV – 200A
HYDRAULIQUE
A – Production :
Voici la photo du groupe qui produit l’énergie hydraulique sur le système Ecolpap :
3
4
1
2
Voici le schéma du même groupe :
Energie
disponible
En vous aidant du dossier ressources,
indiquez à quels organes correspondent
chacun des éléments notés sur la photo.,
ainsi que leur fonction.
1 : Le moteur. Il permet d’actionner la
pompe 1WP. Cette pompe aspire le
fluide et le transmet dans les conduites
de travail, en créant un débit et une
pression.
2 : Le réservoir ou tank. Il sert à stocker
l’huile , à dissiper la chaleur due à
l’échauffement de l’huile. Il permet
également aux particules polluantes de
se déposer.
3 : Le manomètre. Il indique la pression
disponible à ce point du circuit.
4 : Le limiteur de pression. Il protège les
différents éléments du circuit contre les
surpressions qui risquent de provoquer
leur éclatement ou leur détérioration, en
limitant la valeur maximum de la pression
à une valeur prédéterminée par réglage.
5 : Le filtre.
Retour au
bac
3
4
1G
1RP
1
5
1M
1WP
5000.00 Watts
6 l/min.
T
1500.00 RPM
2
9
MI – IV – 200A
La distribution de l’énergie hydraulique se fait grâce à des flexibles de couleur noire……..
Expliquez brièvement le fonctionnement du limiteur de pression :
Si la pression produite par le groupe est inférieure à la pression maximale réglée par la
tension du ressort, le clapet du LP reste fermé. Dès que la pression exercée sur le clapet est
supérieure à la pression maximale réglée, le clapet s’ouvre et libère de l’huile jusqu’au
réservoir. Il se crée alors un débit, qui diminue la pression dans le circuit, jusqu’à la pression
de réglage maximale. Le clapet se referme lorsque la pression diminue, et atteint la valeur
de réglage de la pression maximale.
5 - Documentation – ressources
PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE
1 . ENERGIES PRIMAIRE ET SECONDAIRE.
2 . LES DIFFERENTES CENTRALES ELECTRIQUES.
Les centrales hydrauliques
Les centrales nucléaires
Les centrales thermiques
3 . LES CENTRALES HYDRAULIQUES.
Principe :
C’est la pression et le débit d’eau qui entraîne une turbine. Celle-ci entraîne en
rotation un alternateur qui produit l’énergie électrique
Les centrales de hautes chutes :
Caractéristiques :
Pression forte
Débit faible
Les centrales de basses chutes (ou au fil de l’eau):
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MI – IV – 200A
Caractéristiques :
Pression faible
Débit important
4 . LES CENTRALES NUCLEAIRES.
Principe :
C’est le fission nucléaire qui produit la chaleur permettant de transformer l’eau en
vapeur sous pression. Celle-ci va entraîner une turbine qui mettra en rotation un alternateur.
5 . LES CENTRALES THERMIQUES.
Principe :
C’est la combustion de charbon, fuel, ou gaz qui produit la chaleur permettant de
transformer l’eau en vapeur sous pression. Celle-ci va entraîner une turbine qui mettra en
rotation un alternateur.
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MI – IV – 200A
L'énergie électrique est transportée sur les lieux de consommation en très haute tension de
distribution (HT) afin de diminuer les pertes en lignes (intensité plus faible sous une haute
tension).
Pour des raisons de sécurité évidentes cette haute tension n'est pas "utilisable" sur des
installations domestiques, tertiaires et bien souvent industrielles.
Il faut donc l'abaisser à des valeurs de tension plus "raisonnables" pour utilisation sur des
récepteurs traditionnels.
Fourniture d'énergie
en haute tension
L'énergie est livrée en
basse tension (BT)
Généralement 220/380 V
Le transformateur du réseau de
distribution abaisse la tension
de l'énergie électrique en vue
de son utilisation
LE TRANSFORMATEUR
Représentation normalisée :
Principe de fonctionnement :
Une source de
courant alternatif
alimente le bobinage
primaire
Un courant prend
naissance dans le
bobinage secondaire
Pour qu'un courant prenne naissance il suffit que le bobinage subisse une variation
d'aimantation. On peut en déduire que si l'on alimente un bobinage (primaire) en courant
alternatif cela engendrera une aimantation variable qui elle-même engendrera un courant
alternatif dans un bobinage secondaire
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MI – IV – 200A
Si le bobinage secondaire possède moins de spires que le bobinage primaire la tension
secondaire sera plus faible que la tension primaire (transformateur abaisseur de tension)
N2 < N1 ⇒ U2 < U1
m=U2/U1=N2/N1
Si m<1, le transformateur abaisse la tension.
Si m>1, le transformateur élève la tension.
Si m=1, le transformateur sépare le réseau d’utilisation du réseau d’alimentation (neutre isolé).
On peut donc en déduire la règle suivante :
TENSION SECONDAIRE = TENSION PRIMAIRE X NOMBRE DE SPIRES SECONDAIRES
NOMBRE DE SPIRES PRIMAIRES
m=Rapport de
transformation
PRODUCTION DE L’AIR COMPRIME
L’ensemble compresseur-accumulateur :
Installé dans un local aéré (évacuation de la chaleur), il comprime l’air aspiré à l’abri des
poussières. L’air est stocké dans un accumulateur sous une pression définie (le
compresseur ne fonctionne que lorsque cela est nécessaire). En sortie d’accumulateur, l’air
est distribué aux divers points de l’installation. On trouve alors plusieurs appareils constituant
le bloc de conditionnement.
L’objectif est de distribuer en divers points d’une installation, l’air préalablement
comprimé dans des conditions d’utilisations optimales pour les organes qui y seront
connectés. Ceci nécessite plusieurs appareils destinés à produire et conditionner l’air
comprimé :
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MI – IV – 200A
Soupape de sécurité
Installation
Filtre
Air aspiré
Une installation est caractérisée par :
-
La pression fournie par le compresseur. L’unité est le bar : 1daN/cm².
L’accumulateur possède une soupape de sécurité « tarée » à une certaine
pression. Cette soupape s’ouvrira si le compresseur atteint ou dépasse cette
pression (organe de sécurité).
-
Le débit du compresseur. L’unité utilisée est le mètre cube par heure (m3/h)
1. Transport de l’air comprimé :
Les tuyauteries principales seront montées avec une pente de 2 à 3 % dans le sens de
l’écoulement.
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MI – IV – 200A
Tous les raccordements se feront sur le dessus de la tuyauterie afin d’éviter l’écoulement
de l’eau de condensation. Il sera bon de prévoir au bas de chaque raccordement une purge.
Diverses vannes permettent d’isoler une portion d’installation ou d’effectuer la
maintenance du système (purge).
Tous les tuyaux principaux sont en PVC rigide et les raccordements en tuyaux
flexibles.
2. Distribution de l’air comprimé :
Afin de permettre à une installation pneumatique un bon fonctionnement et un meilleur
rendement , il faut lui assurer un air conditionné (traitement de l’air) donné par une unité de
conditionnement d’air.
L'unité de conditionnement d'air résulte de la juxtaposition de plusieurs éléments: filtre,
régulateur de pression et lubrificateur. Un manomètre fixé sur le régulateur peut indiquer la
pression de réglage.
Remarque : Il est impératif d'assembler les éléments dans l'ordre donné ci-dessus.
L'unité de conditionnement d'air est aussi appelée : FRL
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2.1 Le filtre :
Il élimine les impuretés solides ainsi que l’humidité de l’air. La vidange de l’eau et
des impuretés s’effectue à la partie inférieure du filtre.
2.2 Le régulateur :
Son rôle est d’absorber les variations de pression en entrée, de façon à restituer
en sortie, une pression constante qu’il est possible de régler en fonction des
besoins. Il est souvent complété d’un manomètre permettant la lecture rapide de
la pression d’air.
2.3 Le lubrificateur :
Le graissage de l’air est nécessaire (dans certains systèmes), de façon à assurer
le bon fonctionnement du matériel récepteur. Son fonctionnement est entièrement
automatique.
PRODUCTION DE L’ENERGIE HYDRAULIQUE
POMPES HYDRAULIQUES
Les pompes volumétriques
Refoulement
Aspiration
Le débit est obtenu par :
Aspiration
Transfert dans la pompe
Refoulement
Une étanchéité très poussée permet
une utilisation avec des fuites
internes relativement faible.
Une pompe ne donne pas de pression, mais uniquement un débit. C’est la résistance à
l’écoulement qui crée la pression.
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MI – IV – 200A
Exemple de pompe : la pompe à palettes à débit fixe :
Les pompes à palettes se caractérisent par leur faible niveau sonore. Elles sont en général
utilisées avec des pressions de circuit jusqu’à environ 175 bars.
Fonctionnement :
Le barillet ou rotor est muni de palettes glissant dans des encoches. Ces encoches sont
placées perpendiculairement par rapport à l’axe d’entraînement.
Lors de la rotation du barillet, les palettes sont poussées vers l’extérieur par la force
centrifuge. L ‘extrémité de celle-ci est en contact permanent avec l’intérieur du corps. Le
fluide se retrouve alors emprisonné entre le barillet, le corps et les palettes.
Lorsque le volume augmente, le fluide est aspiré du réservoir (orifice S) afin de combler
l’espace devenu libre : aspiration.
Lorsque le volume diminue, le fluide est chassé par le refoulement ( orifice P).
La largeur du barillet ainsi que l’excentration détermine la cylindrée de la pompe.
Limiteur de pression (ou soupape de sûreté) - fonction:
Les limiteurs de pression sont des appareils normalement fermés. Ils ne laissent
passer le fluide que lorsque la pression de commande atteint la valeur de tarage.
L’ouverture de la soupape de sécurité permet de diriger le débit de la pompe vers le
réservoir et ainsi de ne pas dépasser une valeur max. prédéterminée.
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Les soupapes de sécurité sont parfois appelées soupape de sûreté, soupape de
décharge ou encore limiteur de pression.
Principe:
La pression P du circuit agit sur un
clapet. Celui-ci demeure sur son siège
et la soupape reste fermée. Lorsque la
pression provoque sur la section du
clapet une force supérieure à la force du
ressort, la soupape s’ouvre.
La déviation du débit au travers de la
soupape empêche toute élévation
excessive de la pression dans le circuit.
P
T
La soupape de sécurité ne peut pas s’ouvrir si elle est utilisée en sens inverse. Pour
éviter tout problème de raccordement, l’orifice d’entrée est généralement repéré P et
l’orifice de sortie T.
Symbolisation :
P
T
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6/
FICHE DE SYNTHESE
Analyser les différents types d’énergies
Voir le dossier ressources.
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