LYCÉE FERNAND RENAUDEAU CHOLET BTS ÉLECTROTECHNIQUE CHAUFFAGE D’UN BAIN TP 4.1 2010 - 2011 Système : Robot de Surfusion ESSAIS DE SYSTÈMES 1- RÉFÉRENTIEL ROBOT DE SURFUSION Fonction 5 : ESSAI - MISE EN SERVICE - CONTRÔLE Tâche 5.1 : Contrôler la conformité d’un produit ou d’un travail réalisé et mettre en place des actions correctives C01 : Analyser un dossier C17 : Mettre en oeuvre des moyens de mesurage C18 : Interpréter des indicateurs, des résultats de mesure et d’essais C20 : Régler les paramètres Tâche 5.3 : Réaliser les essais et les mesures nécessaires à la qualification d’un ouvrage, d’un équipement C04 : Rédiger un document de synthèse C17 : Mettre en oeuvre des moyens de mesurage C18 : Interpréter des indicateurs, des résultats de mesure et d’essais C04 - Rédiger un document de synthèse 2- DONNÉES DISPONIBLES POUR RÉALISER LA TÂCHE Extrait d’un Cahier des charges Données techniques des fournisseurs (catalogues constructeur) 3- SITUATION DE TRAVAIL - Remplacement d’un équipement industriel - Vérification des performances des matériels installés. - Durée : 4 heures. - Matériel : Robot de surfusion situé dans l’aire des systèmes de l’atelier de BTS ET. Appareillage de mesurage judicieusement choisi. 7/13/2017 Essais de Systèmes - 265326559 Page 1 sur 9 1- Situation problème : Votre première mission en tant que technicien de maintenance dans l’entreprise de réalisation de circuits imprimés C.I.R.E.A, était d’effectuer la mise en service et la réception de 3 nouvelles machines : Robot de surfusion de transfert des circuits imprimés Machine de perçage 3 axes Les TPs 1.1, 1.2 et 1.3 de la première série vous auront permis d’appréhender l’ensemble de ces machines. On vous demande, à travers ce nouveau TP, d’effectuer le dimensionnement du thermoplongeur qui permettra la chauffage du bain d’hydrosqueegee. 2- Cahier des charges (extrait) : 2.1- ENNONCÉ DU BESOIN : A qui le produit rend-il service ? Sur quoi le produit agit-il ? Entreprise CIREA Dimensionnement du Thermoplongeur Chauffage du bain d’hydrosqueegee Dans quel but ce produit existe-t-il ? Optimisation du chauffage du bain 2.2- LE CONTEXTE DE LA DEMANDE, LES OBJECTIFS 2.2.1 Description de la prestation demandée : Modéliser les procédés de chauffage. Vérifier le dimensionnement du thermoplongeur. Vérifier le fonctionnement par des mesurages pertinents. Exposer un compte-rendu écrit des résultats des activités. 7/13/2017 Essais de Systèmes - 265326559 Page 2 sur 9 2.2.2 Situation dans un programme plus vaste : Installation d’une seconde chaîne de production. 2.2.3 Limites de l'étude : Etude du chauffage du bain d’étamage d’étain/plomb (déjà en fonctionnement) Etude du chauffage du malaxeur Habilis (exemple de procédé de chauffage) Vérification du dimensionnement du thermoplongeur du bain de hydrosqueegee. 2.2.4 Études déjà effectuées : Aucune 2.2.5 Etudes menées en parallèle sur des sujets voisins: Malaxeur Habilis. 2.2.6 Suites prévues: Aucune. 2.3 INVENTAIRE DES INFORMATIONS A EXAMINER 2.3.1 Informations techniques 2.3.1.1 Ouvrages : Dossiers Techniques TP1.1 de la 1ère série – « Mise en service du robot de surfusion » 2.3.1.2 Catalogues de constructeurs VITELEC, extrait de catalogue relatif aux thermoplongeurs (dossier technique) 2.4 CONTRAINTES GLOBALES 2.4.1 Temps Dimensionnement du thermoplongeur et rédaction d’une synthèse en 4 heures maximum. 3.5 ENONCÉ DES FONCTIONS DE SERVICE ET DES CONTRAINTES « Le bain d’hydrosqueegee est un bain d’huile végétale chauffée à 235°C » Les contraintes sont définies dans l’analyse ci-dessous. Bain régulé Bain à température ambiante (30°C maxi) FP1 C1 Volume C5 Système d’électrothermie C2 C3 Energie électrique C4 Huile végétale Précision du système Rapidité du système 7/13/2017 Essais de Systèmes - 265326559 Page 3 sur 9 Fonctions de services FP1 Critères Chauffer le bain Niveau Température de consigne Flexibilité 235°C F1 Contraintes C1 Volume du bain Critères Niveau Flexibilité Dimensions du bac 660 x 500 x 400 mm F0 Energie électrique C2 Critères Tension Réseau 3x400V + N Alimentation par canalis KNa - 63A Protection générale C120 – 80A Niveau Flexibilité 3x400V + N F0 Rapidité du système C3 Critères Niveau Flexibilité Temps de montée en température Δθ de 200°C en 1H30 F1 Précision du système C4 Critères Niveau Flexibilité Ecart température / consigne 0.5°C F0 Matière liquide à chauffer C5 Critères Huile Chaleur massique Masse volumique Niveau végétale 2000 J/Kg.K 920 Kg.m3 Flexibilité F0 Niveaux de flexibilité : F0 flexibilité nulle, niveau impératif ; F1 flexibilité faible, niveau peu négociable ; F2 flexibilité bonne, niveau négociable ; F3 flexibilité forte ; niveau très négociable 7/13/2017 Essais de Systèmes - 265326559 Page 4 sur 9 FICHE TECHNIQUE N°1 INITIATION AU PRINCIPE DE CHAUFFAGE Activité N°1.1 : Identifiez le procédé de chauffage qui sera appliqué dans le chauffage du bain. Présentez une modélisation du chauffage du bain d’étain/plomb. Activité N°1.2 : Calculs : Le thermoplongeur est constitué de 3 résistances, identifiez le couplage réalisé. En déduire l’intensité du courant absorbé par le thermoplongeur. Moyens utilisés : Dossier technique Catalogues constructeurs Document de synthèse : 7/13/2017 Essais de Systèmes - 265326559 Page 5 sur 9 FICHE TECHNIQUE N°2 CHAUFFAGE DU BAIN D’ÉTAMAGE Dans le but d’appréhender le procédé de chauffage du bain d’étamage installé sur le système, il vous est proposé des essais mettant en évidence le fonctionnement des différents constituants. Activité N°2.1 : Sans mettre le chauffage sous tension !!! Expliquez succinctement les deux modes de fonctionnement possibles (AUTO et MANU) à partir du régulateur. L’essai suivant permettra de relever le courant absorbé par le thermoplongeur. Vous devrez observer les signaux de tension et de courant (sur le même graphe) pour 4 valeurs de commande manuelle différentes (25%, 50%, 75% et 100%). Effectuez la mise sous tension. Procédez à l’essai. Relevez la valeur efficace maxi du courant. Comparez-la au calcul de l’activité 1.2 Calculez alors la puissance absorbée du thermoplongeur. Activité N°2.2 : Vérifiez le choix (calibres,…) du gradateur qui convient pour notre application. Relevez et expliquez sa configuration actuelle. Moyens utilisés : Dossier Technique Document de synthèse : 7/13/2017 Essais de Systèmes - 265326559 Page 6 sur 9 FICHE TECHNIQUE N°3 MODIFICATION DE BRANCHEMENT Le courant absorbé est trop important pour pouvoir multiplier ce procédé de chauffage sur le robot de surfusion. Effectivement, même si la distribution électrique permet de faire circuler un courant de forte intensité(canalis KNa 63A, disjoncteur 32A), il est préférable de le minimiser autant que possible afin d’utiliser des câbles de section moindre . Une solution possible a été mise en œuvre sur le procédé de chauffage du malaxeur Habilis. Activité N°3.1 : Identifiez le principe de chauffage qui est appliqué dans le chauffage du malaxeur. Présentez une modélisation du chauffage du malaxeur. Quel est le procédé de modulation utilisé sur ce système. Comparez-le à celui du chauffage du bain d’étamage du robot de surfusion. Calculs : Identifiez le couplage des résistances réalisé. En déduire l’intensité du courant absorbé. Activité N°3.2 : Vérifiez par mesurage l’intensité du courant préalablement calculé. Quelle aurait été l’intensité du courant si ces résistances avaient été câblées en parallèle et alimentées par une source de tension monophasée 230V ? Activité N°3.3 : Quelle solution pouvez-vous donc préconiser pour le branchement d’un second thermoplongeur sur le système du robot de surfusion ? Argumentez en montrant l’intérêt du point de vue du courant. Moyens utilisés : Dossier technique Habilis Document de synthèse : 7/13/2017 Essais de Systèmes - 265326559 Page 7 sur 9 FICHE TECHNIQUE N°4 DIMENSIONNEMENT DU THERMOPLONGEUR On vous propose de vérifier le dimensionnement du thermoplongeur. N’ayant pas suffisamment d’indications sur la nature de la paroi du bain, nous simplifierons le calcul en se limitant au calcul de l’énergie nécessaire pour l’élévation de la température ambiante du liquide (huile végétale). Il suffira par la suite de surdimensionner légèrement la puissance du thermoplongeur pour compenser les pertes… Activité N°4.1 : Vérifiez le bon dimensionnement du thermoplongeur (temps de montée en température du bain d’huile) par rapport à l’application définie dans l’extrait du cahier des charges, en respectant la contrainte C3. Activité N°4.2 : Choisissez dans la documentation constructeur VITELEC un thermoplongeur de substitution, permettant de répondre aux exigences du cahier des charges. Calculez l’intensité du courant alors appelée par ce thermoplongeur. Définissez le type de constituants à mettre en œuvre pour la modulation de l’énergie. Moyens utilisés : Dossier technique : VITELEC Document de synthèse : 7/13/2017 Essais de Systèmes - 265326559 Page 8 sur 9 NOM - prénom : Donneur d’ordre Chargé de travaux TÂCHE n°2 BR Exécuter des tâches de mesurage / réglage FICHE PRÉPARATION Conditions initiales: L’équipement électrique est sous tension. Contraintes d’exploitation: L’installation doit rester en service. Documents ressources: Schéma électrique du système. Carnet de prescriptions de sécurité électrique UTE C 18-510 § 3.3.3 et § 4.4 Lieu : Atelier BTSET – Robot de surfusion Durée : 30 minutes maximum. Travail demandé Intervention à effectuer: Vous devez effectuer une intervention de mesurage de tension et de courant sur les résistances de chauffage du bain d’étamage. Résultats attendus : - attend l’autorisation de travail du chargé d’exploitation pour démarrer l’intervention - analyse l’ensemble des risques de la situation de travail - prend les mesures de prévention nécessaires - définit, vérifie, porte et dispose correctement les E. P. I., E. C. S. et E. I. S. nécessaires durant l’exécution de l’activité prescrite (UTE C 18-510 § 4.3.1.4 et Annexe V-A) - choisit et calibre correctement le matériel de mesurage en fonction des mesures à réaliser - vérifie le bon fonctionnement et le bon état du matériel de mesurage - réalise les mesures et les réglages dans les règles de l’art et interprète correctement les résultats - libère la zone de travail à la fin de son activité - rempli correctement l’avis de fin d’intervention, le transmet au chargé de travaux et remet les résultats obtenus Préparation : Q1 - Cocher le matériel nécessaire à votre intervention. ÉQUIPEMENTS DE PROTECTION INDIVIDUELLE Vêtements de protection Paire de gants de travail et gants isolants avec étui Casque isolant et anti choc ou coiffe isolante Visière anti-UV ÉQUIPEMENTS COLLECTIFS DE SÉCURITÉ Ecran de protection Banderole de balisage de zone Pancarte d’avertissement de travaux ÉQUIPEMENTS INDIVIDUELS DE SÉCURITÉ Cadenas Macaron de consignation Outils isolants Tapis isolant MATÉRIELS DE MESURE Voltmètre Ampèremètre Ohmmètre Vérificateur d’absence de tension Q2 - Par rapport à votre intervention préciser les opérations effectuées dans l’ordre chronologique : 7/13/2017 Essais de Systèmes - 265326559 Page 9 sur 9 AVIS DE FIN D’INTERVENTION M. Chargé d'intervention ou chef du chantier de l'entreprise ou de l'atelier du lycée avise M. chargé de consignation ou chargé de travaux ou chargé d'exploitation que les travaux au lieux et emplacements désignés sont terminés le à h mn, et que son personnel a été rassemblé et informé de la fin de travail. Signature ou Numéro de message Le chargé de consignation ou le chargé de travaux ou Le chargé d'exploitation ou Le chargé de travaux ou le chef de chantier ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------AVIS DE FIN D’INTERVENTION M. Chargé d'intervention ou chef du chantier de l'entreprise ou de l'atelier du lycée avise M. chargé de consignation ou chargé de travaux ou chargé d'exploitation que les travaux au lieux et emplacements désignés sont terminés le à h mn, et que son personnel a été rassemblé et informé de la fin de travail. Signature ou Numéro de message Le chargé de consignation ou le chargé de travaux ou Le chargé d'exploitation ou Le chargé de travaux ou le chef de chantier ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------AVIS DE FIN D’INTERVENTION M. Chargé d'intervention ou chef du chantier de l'entreprise ou de l'atelier du lycée avise M. chargé de consignation ou chargé de travaux ou chargé d'exploitation que les travaux au lieux et emplacements désignés sont terminés le à h mn, et que son personnel a été rassemblé et informé de la fin de travail. Signature ou Numéro de message Le chargé de consignation ou le chargé de travaux ou Le chargé d'exploitation ou Le chargé de travaux ou le chef de chantier ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------AVIS DE FIN D’INTERVENTION M. Chargé d'intervention ou chef du chantier de l'entreprise ou de l'atelier du lycée avise M. chargé de consignation ou chargé de travaux ou chargé d'exploitation que les travaux au lieux et emplacements désignés sont terminés le à h mn, et que son personnel a été rassemblé et informé de la fin de travail. Signature ou Numéro de message Avis de fin d’intervention Le chargé de consignation ou le chargé de travaux ou Le chargé d'exploitation ou Le chargé de travaux ou le chef de chantier