programme master electromecanique 2007

Haute Ecole Roi Baudouin - Institut Supérieur Industriel Catholique du Hainaut
Master Ingénieur Industriel – Finalité Electromécanique - © 2007 - 1 -
Programme des études
Master en sciences de l’ingénieur industriel (2 années)
Finalité Electromécanique
OBJECTIFS DU 2
E
CYCLE
« Dans une société toujours plus technologique, l'ingénieur électromécanicien occupe une place centrale dans le développement économique,
industriel et social de la région, de son pays et de l'Europe.
Mécanique et électricité constituent deux points d'appui indispensables à toute industrie. Au niveau industriel, l'électromécanique reste à la base
de chaque secteur d'activité.
Sa formation de haut niveau vise non seulement la maîtrise des sciences et technologies de l'électromécanique, mais aussi la familiarisation aux
qualités indispensables environnantes, telles que le sens commercial, du travail en équipe, l'apprentissage des langues étrangères, le sens de
l'initiative, de la créativité, de l'innovation, la motivation, l'ouverture au monde social et politique, la connaissance des questions de l'environne-
ment, etc.
Désormais, l'ingénieur électromécanicien offre plus qu'une compétence exclusive ("le parfait technicien"). Il évolue, en effet, vers un état de
polycompétence, rassemblant les différentes qualités énoncées précédemment.
Cette polycompétence élargit encore davantage son champ de débouchés professionnels : la production dans l'industrie, principalement, - fonc-
tion pour laquelle une pénurie est relevée à l'échelle européenne -, mais aussi le commercial, les bureaux d'étude, la recherche & développe-
ment, le management, la gestion des ressources humaines, la fonction publique, l'enseignement ».
Thierry CASTAGNE
Pour répondre à ces critères, la formation des ingénieurs industriels électromécaniciens de l'I.S.I.C.Ht est basée sur un ensemble important de
cours communs préservant le caractère polyvalent des études, mais aussi sur des cours plus spécifiques proposés au choix de l'étudiant dans un
des 4 domaines suivants : automatique, bâtiment, mécanique et thermique.
Objectifs de la filière Automatique
Le souci premier du monde industriel est la rentabilité. Il faut absolument diminuer le prix de revient de toute fabrication et assurer la qualité. Pour
pouvoir concurrencer les pays où le coût de la main d’œuvre est très faible, l'Europe n'a qu'une solution : AUTOMATISER. Produire mieux, moins
cher et dans les meilleures conditions possibles passe par une automatisation de plus en plus poussée de la fabrication. Dans l'industrie, tout est
informatisé, toutes les manipulations s'effectuent avec l'ordinateur. Pour contrôler le déroulement des opérations, les entreprises ont besoin
d'ingénieurs qui savent travailler sur ordinateur et qui connaissent les techniques de l'automatisation. Voilà ce qui explique la demande cons-
tante d'automaticiens et cette demande ne fait que croître. Les programmes proposés par la filière Automatique s'inspirent directement des évo-
lutions technologiques actuelles et des besoins du marché. Citons : modélisation et identification, grafcet, automates programmables, simulation
et simulateurs, commande et régulation auto-adaptatives, conduite des processus industriels par ordinateur.
Objectifs de la filière Bâtiment
L'option Bâtiment répond à la nécessité actuelle pour l'ingénieur industriel de posséder une formation large, notamment et principalement dans le
domaine de l'électromécanique, lorsqu'il aborde les problèmes du bâtiment dans son ensemble. Cette filière organise ainsi, dans le cadre général
de l'Electromécanique, des cours plus particuliers donnant à l'étudiant une formation relative à tous les aspects de la construction et de l'équipe-
ment du bâtiment que sa vocation soit industrielle, de services ou habitationnelle. Plus concrètement, l'option propose au futur ingénieur d'envi-

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sager successivement à travers les deux années de spécialité : les matériaux de construction, spécialement les produits nouveaux du bâtiment;
le calcul des ossatures, particulièrement celles en béton armé et précontraint ainsi que les charpentes métalliques, à partir de la Résistance des
Matériaux et de l'Elasticité; les techniques spéciales du bâtiment relatives à l'équipement hydraulique (adduction et évacuation des eaux), électri-
que, électromécanique (ascenseur, monte-charges, anti-intrusion, sécurité incendie, ...) et thermique (climatisation, isolation, chauffage). Un
bureau d'études, organisé en dernière année, intègrera l'ensemble de tous ces aspects constructifs dans des applications concrètes.
Objectifs de la filière Mécanique
En participant à l'essor de toutes les technologies, la mécanique renforce sa présence dans les secteurs de pointe et y montre un dynamisme qui
explique la forte demande d'ingénieurs mécaniciens sur le marché de l'emploi. C'est pourquoi, dans le cadre polyvalent de l'électromécanique, la
filière mécanique propose au futur ingénieur une formation complémentaire qui lui permettra d'assurer avec succès sa fonction de mécanicien.
Les compléments des cours techniques de base visent à étendre les compétences de ce futur ingénieur pour concevoir et calculer des ensem-
bles mécaniques et des transmissions hydrauliques au sein du bureau d'études. Les enseignements spécifiques dans les domaines tels que les
technologies de production, la gestion de la qualité, la programmation des machines à commandes numériques, les techniques de maintenance
préventives, ... lui donnent les connaissances de base du responsable de l'outil de production qui doit fabriquer le meilleur produit au meilleur
coût. L'utilisation des ressources les plus récentes que l'informatique met à la disposition du mécanicien (DAO, CAO) est intégrée dans ces cours
synthétisés lors d'un projet en dernière année.
Objectifs de la filière Thermique
L'objectif que l'on poursuit dans la filière thermique est de donner, en complément de la formation générale d'électromécanicien, les outils de
base nécessaires pour assumer en tant qu'ingénieur une fonction orientée vers l'énergie au sens large; aussi bien dans l'exploitation, la gestion,
la transformation ou le design dans ce domaine.
Au delà des modes,, la thermique est un domaine où la recherche d’une plus grande maîtrise, exigée par les préoccupations environnementales
et écologiques reste le moteur.
Les portes sont nombreuses : amélioration de vieux concepts, modélisation informatique de systèmes complexes, redécouverte de vieilles inven-
tions et exploitation plus optimale des équipements mais également le design et la gestion des équipements classiques, à savoir: les systèmes
de chauffage - refroidissement, ventilation - conditionnement d'air implantés dans les bâtiments, les échangeurs et les machines thermiques
primaires ou auxiliaires de processus de fabrication.
Toutes les entreprises sont à des degrés divers concernées par la problématique de l'énergie si pas en tant qu'acteur au moins en tant que
"spectateur avisé"; consommatrices d'énergie thermique dont la facture est généralement importante.
La filière développe l'étude des transferts de chaleur et les applique aux lignes de force suivantes:
Le génie climatique : un cours de thermique du bâtiment (calcul normatif d'une installation conventionnelle de chauffage par radiateurs et par
système de climatisation). Cet aspect statique est complété par un cours de régulation et par l'étude dynamique du bâtiment et des installations
thermiques permettant ainsi d'optimaliser non seulement le dimensionnement mais aussi le fonctionnement de celles-ci en régime transitoire.
L'énergie solaire est également abordée sous ses aspects techniques et bioclimatiques.
La thermique industrielle : un choix a été effectué dans ce vaste domaine. Citons l'étude et le calcul des échangeurs de chaleurs, la combustion
et l'étude de la flamme, les séchoirs, les transferts de masse et de chaleur. L'étude des techniques du froid.
D'autres thèmes importants sont traités sous forme de séminaires et seront adaptés suivant les préoccupations du moment: la récupération
d'énergie et les systèmes à énergie totale, les cycles à basse température, les NOx, l'acoustique, la simulation des fours, la biométhanisation ...
Le travail s’organise suivant 3 axes :
- Les cours qui exposent et/ou développent les éléments de bases de la thermique théorique et abordent les principaux aspects technologiques.
- Les applications et laboratoires qui illustrent et appliquent les concepts vus au cours sous forme d'exercices ou de travaux pratiques dirigés.

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- Le TFE qui est l’occasion de pratiquer la mise en situation et qui fait appel à la maîtrise de la discipline et de l'électromécanique dans son en-
semble ainsi qu'à l'esprit de synthèse, aux facultés d'autonomie et de débrouillardise face à un problème concret (pratique), entier.
1
er
année 2
e
année
Formation réf. H/A réf. H/A Total Crédit
ECTS
Aspects environnementaux des techniques de production 5ME01 30 30
2.5
Communication et Langues 5ME02 30 30
3
Gestion de projets et de la qualité 5ME03 30 30
2.5
Gestion entrepreneuriale 5ME04 45 45
4
Sciences humaines et sociales 5ME05 45 45
4
Cours de la finalité Electromécanique
Mathématique 4ME06 45 45
4
Sciences appliquées 4ME07 45 45
3
Projets, BE, Séminaires 4ME08 60 5ME08 60 120
9
Automatique 4ME09 75 75
6
Constructions de machines et industrielles 4ME10 60 60
5
Electrotechnique et Electronique appliquées 4ME11 80 5ME11 55 135
10.5
Mécanique et Thermodynamique appliquées 4ME12 70 5ME12 60 130
10
Techniques d’exécution et de transformation 4ME13 75 75
6
Hydraulique, pneumatique, électricité industrielle 4EM14 50 50
4
Informatique 4ME15 45 45
4
Cours à option
Filière : Automatique, Bâtiment, Mécanique, Thermique 4ME16 130 5ME16 20 150
12.5
Activités d’intégration professionnelle
Stages 5ME20 145 145
15
T.F.E. 5ME21 215 215
15
TOTAL 735 735 1470 120

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Cours de la finalité Electromécanique
4ME06 Mathématique ______________________________________________________ _______ (45 heures/année) - [4 ECTS]
Analyse statistique: adéquation entre une distribution théorique et une distribution expérimentale ou entre deux distributions expérimentales: test
de X
2
. Epreuves d’hypothèses et intervalles de confiance pour: - la valeur moyenne d’une variable normale ou d’une variable quelconque, - une
proportion dans un lot ou une probabilité élémentaire, - la comparaison de deux valeurs moyennes ou de deux proportions, - la comparaison des
variances de deux populations. Applications dans les domaines industriels, économique et des sondages. Analyse de la variance. Inférence en
régression linéaire. Introduction à la maîtrise statistique des procédés. Introduction à la planification expérimentale (Illustration Informatique).
Introduction à l’étude quantitative de la fiabilité des installations industrielles.
Traitement du signal : représentation des signaux dans le domaine des fréquences, la transformée de Fourier.Propriétés de la transformée de
Fourier : translations dans le domaine temporel et en fréquence, convolution, théorème de Parseval. Échantillonnage et filtrage de signaux.
4ME07 Sciences appliquées _________________________________________________ _______ (45 heures/année) - [3 ECTS]
Objectifs principaux : Résistance des matériaux (Charges et sécurité – Elasticité et Eléments finis – Sol et Fondations)
Introduction aux aspects normatifs ; méthode de calcul à l’état limite ultime, à l’état limite de service, à l’élasticité : définition charges et
coefficients de sécurité ; construction statique ou dynamique.
Introduction à l’élasticité; le cercle de Mohr; La méthode des éléments finis : contraintes et déformations élastiques, présentation des
différentes étapes de calcul, programmation, applications. Pression Hertz ; Champ de contraintes ; Fatigue.
Notions de mécanique des sols ; fondations superficielles et profondes.
4ME08 Projets, BE, Séminaires ______________________________________________ _______ (60 heures/année) - [5 ECTS]
Filière Automatique : Au travers d’un système de production industrielle de fabrication de bics, les étudiants appréhendent les principes de
régulation, de logique et de programmation.
Filière Bâtiment : Le projet est une construction d’un bâtiment étudiée sous tous ses aspects sous la direction des enseignants de la filière.
L’étudiant(e) doit y apporter la preuve de sa maîtrise des connaissances acquises pendant ses études et en particulier pendant les cours de
filières. Dans le cadre des séminaires sont invités des spécialistes offrant leurs compétences pour appuyer et illustrer les cours.
Filière Mécanique :Mini-projets et Exercices dirigés en lien avec les matières vues dans le cadre du cours de Filière.
FilièreThermique :Mini-projets et Exercices dirigés en lien avec les matières vues dans le cadre du cours de Filière.
4ME09 Automatique _______________________________________________________ _______ (75 heures/année) - [6 ECTS]
Etude des systèmes binaires. 1. Algèbre binaire: étude des opérateurs élémentaires, simplification des fonctions logiques (Karnaugh, Mac
Cluskey), caractéristiques des circuits logiques. 2. Problèmes combinatoires: additionneur, codes et codage. 3. Problèmes séquentiels: définition
du caractère séquentiel et synthèse par le graphe d’Huffman; systèmes synchrones et asynchrones, méthode systématique de synthèse des
systèmes, codage 1 parmi n. 4. Registres à décalage, multiplexeurs et décodeurs. 5. Le GRAFCET. 6. Les automates programmables.
LABORATOIRE (30 HEURES/ANNEE)
Partie analogique. Etude des régulateurs : mesure de la bande proportionnelle, des constantes de temps d'intégration et de dérivation. Etude
des processus (boucle ouverte): détermination des paramètres caractérisant la fonction de transfert des processus du premier et du deuxième
ordre. Etude de la régulation des processus en boucle fermée en mode proportionnel, proportionnel et intégral et proportionnel intégral et dérivé.
Etude de l'amplificateur opérationnel utilisé en régulation. Etude de la régulation de vitesse d'un moteur à courant continu. Les automates pro-
grammables. 1. Initiation à l’automate programmable industriel: synthèse de systèmes séquentiels par graphe d’Huffman, mise en oeuvre en
évolution synchrone et asynchrone, programmation en schéma à contacts et en logigramme. 2. Synthèse d’un cahier de charges par GRAFCET,
programmation et tests sur un système automatisé. 3. Etude de la régulation d’un processus en boucle fermée et matérialisation par automate
programmable.
4ME10 Constructions de machines et industrielles______________________________ _______ (60 heures/année) - [5 ECTS]
Etude fonctionnelle et vérification de la résistance des différents organes de machines rencontrées en construction mécanique : assemblage de
moyeux, accouplements, embrayages, paliers, organes de transmission. Détermination des charges de calcul et des facteurs de service à
appliquer. Introduction au calcul des arbres à la fatigue. Applications : dimensionnement et calcul de vérification de divers exemples; mise en
relation des choix de conception et des problèmes de fabrication.

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4ME11 Electrotechnique et Electronique appliquées ____________________________ _______ (80 heures/année) - [6.5 ECTS]
Electrotechnique (théorie)
Technique électrique à contacts : Principes, exercices, étude de schémas, procédés de démarrage des moteurs asynchrones. Appareils de
coupure et de protection : thermiques, disjoncteurs, fusibles, contacteurs, dimensionnement.
Dimensionnement et choix de convertisseurs de puissance: A partir d'applications industrielles, calculs et choix de moteurs et de variateurs
de vitesse pour systèmes électromécaniques.
Régimes du neutre : Schémas IT, TT, TN. Etude d’installation basse tension : dimensionnement des câbles, protection des personnes, choix
des appareils de coupure. Chute de tensions dans les câbles.. Etude d'un cas pratique.
Electrotechnique (laboratoire)
Etude du moteur asynchrone triphasé sur base des essais à vide et en court-circuit: éléments du circuit équivalent, exploitation du diagramme
rigoureux du cercle, comparaison avec l'essai en charge à la dynamo-frein. Etude du fonctionnement du moteur synchrone triphasé:
synchronisation sur le réseau, diagramme de Blondel, courbes de Mordey. Etude d’un convertisseur de fréquence et de sa commande: mesure
des caractéristiques mécaniques à u/f = constant. Calcul d'une installation basse-tension à l'aide d'un logiciel.
Electronique
Systèmes microinformatiques : Structure de tels systèmes, bus, Logique à 3 états, opérations de lecture / écriture, différents types et organisation
des mémoires, mapping et extension mémoire, organisation interne d’un µP, instructions, exemples de petits programmes utilisant les regis-
tres,...
Notions de télécommunication : spectre, bruit, modulations, systèmes FDM, TDM, changement de fréquences, exemples de systèmes de trans-
mission/réception : radio, TV, modem, …
Systèmes d’acquisition de mesures : digitalisation, convertisseurs D/A et A/D.
4ME12 Mécanique et Thermodynamique appliquées ____________________________ _______ (70 heures/année) - [6 ECTS]
Introduction : points communs et différences entre turbines à gaz et turboréacteur.
Turbines à gaz: descriptif, ordre de grandeur, domaines d’application. Etude du cycle, optimisation du rendement et du travail moteur. As-
pects constructifs, refroidissement des ailettes de turbine, machine à arbre unique ou à turbine libre ; avantages/inconvénients. Avantages et
inconvénients des turbines à gaz; comparaison aux moteurs diesel et aux turbines à vapeur. Combustion; techniques de réduction de la pollu-
tion (NOx et CO), y inclus fonctionnement à charge partielle.
Turbo réacteur: principe de la propulsion par réaction. Différents types et domaines d’emploi. Etude du turboréacteur à by-pass. Raison
d’être dans l’aviation civile et militaire. Choix d’un type de turboréacteur en fonction de son emploi futur. Tuyères convergentes et convergen-
tes-divergentes : étude et application au domaine des turboréacteurs.
Les moteurs à combustion interne : rappel des cycles théoriques et réels des moteurs essence et diesel à deux et quatre temps; caractéris-
tiques de fonctionnement, fonction des organes principaux, régulation des moteurs diesel; optimisation de la puissance spécifique et du ren-
dement, suralimentation.
Cycles combinés: raison d’être; différents cas d’utilisation de la chaleur des fumées. Exemples pratiques. Etude détaillée d’un cycle TGV
(turbine gaz vapeur), y inclus exercice. Introduction aux cycles complexes (gazéification de combustible, combustion en lits fluidisés).
Les échangeurs de chaleur : méthodiques, antiméthodiques et à courants croisés: écart logarithmique moyen de température, coefficient de
correction, efficacité et NUT. Les échangeurs à tubes coaxiaux, à tubes et virole, à tubes ailettés. Les condenseurs. Principe de calcul: coefficient
de transmission global, surface d'échange, pertes de charge. Vérification des possibilités d'emploi d'un échangeur existant.
Intervention d’un conférencier
LABORATOIRE
Essais, tracé des caractéristiques, calcul et vérification des grandeurs fondamentales sur des moteurs essence et des moteurs diesel atmos-
phériques et suralimentés. Sensibilisation aux problèmes de mesure des différentes grandeurs physiques ; automatisation de l'acquisition et
du traitement des mesures par informatique sur certains essais.
4ME13 Techniques d’exécution et de transformation ____________________________ _______ (75 heures/année) - [6 ECTS]
Caractères généraux de l'opération de soudage. Cycles et répartition thermique. Structures de transformation. Application à l'exécution de soudu-
res non trempées. Phénomène de trempe en soudage des aciers. Fissurations des aciers à haute limite d'élasticité. Revenu des aciers trempés.
Influence des éléments d'addition (diagramme de Schaeffler). Durcissement structural. Les aciers alliés (aciers inoxydables). Les aciers claddés.
L’eau : dureté temporaire et permanente de l’eau (définition, déterminations, exercices). Equilibre calcano-carbonique des eaux naturelles et
industrielles. Pré-traitements des eaux à usage industriel : permutation, déminéralisation, procédés Necbar, emploi de tartrifuges. Traitements
physico-chimiques : coagulation et floculation. Séparations solide-liquide : décantation, flottation, centrifugation. Epuration biologique des eaux
usées. Flow-sheet d'installations chimiques.