L`usage de la calculatrice est autorisé conformément au

DEVOIR
AUTOMATIQUE-
ELECTROTECHNIQUE
METIERS DE L’EAU (1ère année)
L'usage de la calculatrice est autorisé conformément
aux dispositions de la circulaire n' 86.228 du 28 juillet 1996
L'usage des documents personnels est interdit
INSTRUCTIONS DESTINEES AUX CANDIDATS:
Le sujet comprend cinq parties:
1ère partie : PRESENTATION GENERALE.
Lecture : 10 min
2ème partie : CHOIX D’UN CAPTEUR
Durée conseillée :15 min
3ème partie: CONVERSION
Durée conseillée: 25 min.
4ème partie: COMMANDE LOGIQUE
Durée conseillée: 30 min
4ème partie: ELECTROTECHNIQUE
Durée conseillée: 30 min.

1ère partie : PRESENTATION GENERALE
Le synoptique de la station d’épuration de la station de la CC3F est donné
ci-dessous pour information, on y trouve en particulier le traitement biologique.

Sur les stations d’épuration, l’élimination de l’azote fait partie de ce que l’on appelle le
traitement biologique. La réduction des composés azotés est réalisée par un procédé appelé
nitrification/dénitrification La nitrification est l’oxydation de l’ammonium (NH4+) en nitrate
(NO3-) via le nitrite(NO2-). La dénitrification est un processus de respiration microbienne par
lequel les nitrates sont utilisés comme accepteurs d’électrons durant l’oxydation anaérobie de
la matière organique. La dénitrification convertit le nitrate en azote gazeux (N2O et N2) à
travers plusieurs étapes catalysées chacune par une enzyme spécifique.
Pour utiliser la capacité totale de dénitrification d’une station d’épuration, une mesure
continue de la concentration en nitrates à la sortie de l’étape de dénitrification est utile. La
recirculation des eaux usées dans la cuve de dénitrification est régulée de façon très efficace
avec cette mesure. Une faible valeur de nitrates, mesurée à cet endroit, signifie un degré de
recirculation plus efficace. Cela est synonyme d’économies. La mesure peut être réalisée à
l’aide de capteurs optiques tels que le Stamosens CNM750 (transmetteur) associé au CNS70
(capteur).
L’étape de dénitrification est influencée par la température, la valeur de pH, l’âge de la
boue et la concentration en composants organiques dégradables.
Le réseau d’alimentation de la station d’épuration est un réseau triphasé de tension
simple 230Vac. Les appareils électriques monophasés sont alimentés par la tension simple.
Les capteurs/transmetteurs sur la station délivrent tous du 4/20 mA et ne disposent pas de
spécifications particulières.
Dans cette étude de cas, on s’intéresse dans un premier temps au choix et au câblage
de l’ensemble CNM750/CNS70 . Dans la deuxième partie on souhaite comprendre la mesure
de température dans le bassin d’aération. Dans la troisième partie, on étudie la recirculation
des boues par pompage. En dernier lieu, on s’intéresse au réseau d’alimentation de la station
d’épuration

2ème partie : Choix du matériel Hendress + Hauser
Pour cette partie, on utilise la documentation fournie en annexe 1. Les réponses sont
uniquement issues ou déduites de cette documentation et seront données en français. Au cas
où la traduction en français pose problème, la réponse pourra être très partiellement en
anglais.
Question 1: Déterminer les grandeurs ayant une inflence sur la mesure de la concentration en
nitrate.
Question 2: Donner la valeur de la puissance apparente maximale absorbée par le
transmetteur
Question3: Le transmetteur est alimentée en tension simple, calculer la valeur d’intensité
maximale absorbée par cet appareil.
Question 4: Donner le temps minimal entre deux mesures.
Question5: Déterminer si l’appareil CNM750 doit être ou non relié à la terre, justifier.
Question6: Sachant que le capteur est plongé d’environ 1,5 mètre dans l’eau, qu’il est distant
de 8 m du transmetteur et que la concentration en nitrate ne dépasse pas 5mg/L, déterminer la
référence (le code produit) du CNM750 et la référence (le code produit) du CNS70.
Remarque : en cas d’ambiguité, donner les différents codes possibles.

3ème partie: Etude de la sonde de température
La température dans le bassin d’aération est mesurée à l’aide d’un capteur-
transmetteur de température, d’étendue d’échelle de -10°C à +40°C. Le signal 4-20 mA de
sortie du transmetteur est appliqué sur une entrée analogique du module d’entrées/sorties d’un
automate programmable industriel (API)
L’API est le «cerveau» de l’installation et est programmé en langage GRAFCET.
Température Signal 4 à 20 mA
Signal binaire sur 8 bits
La représentation de la caractéristique du transmetteur est fournie ci-dessous.
sortie (mA)
20
4 Température (°C)
-10 +40
Question 7: Déterminer la valeur en mA image de +15°C
TRANSMETTEUR
CONVERTISSEUR ANALOGIQUE-NUMERIQUE
API