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STI2D Session 2017

Enseignements technologiques transversaux Code : 17ET2DMLR3 Page 0 / 25

BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE

Sciences et Te

Développement Durable

ENSEIGNEMENTS TECHNOLOGIQUES TRANSVERSAUX

EPREUVE DU LUNDI 11 SEPTEMBRE 2017

Coefficient 8 Durée 4 heures

Aucun document autorisé

Calculatrice autorisée

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BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE

Développement Durable

ENSEIGNEMENTS TECHNOLOGIQUES TRANSVERSAUX

Coefficient 8 Durée 4 heures

Aucun document autorisé Calculatrice autorisée

Aquarium " Mare Nostrum » de Montpellier

Constitution du sujet

Sujet (mise en situation et questions à traiter par le candidat) o Partie 1 (1 heure) .................................................. pages 3 à 4 o Partie 2 (3 heures) ................................................ pages 5 à 8 Documents techniques ............................................... pages 9 à 21 Documents réponses ................................................... pages 22 à 25 Le sujet comporte deux parties indépendantes qui peuvent être traitées dans un ordre indifférent. Les documents réponses DR1 à DR4 (pages 22 à 25) seront

à rendre agrafés aux copies.

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Enseignements technologiques transversaux Code : 17ET2DMLR3 Page 2 / 25 Mise en situation

pourquoi la zone du Parc Odysseum est en plein essor depuis plusieurs années. Elle est desservie ar les lignes 1 et 3

du tramway et, à partir de la fin 2017, par la future gare de Montpellier pour les trains à grande vitesse. Cette desserte exceptionnelle en fait un des quartiers emblématiques du développement de Montpellier et de son agglomération pour les 20 a nnées à venir son aquarium " Mare Nostrum ». Cet équipement pédagogique et ludique permet de di-

vertir et de sensibiliser à la préservation de la biodiversité marine, dans la droite lignée de

la politique de développement durable de Montpellier Agglomération. associé tion a notamment permis : l % du volume total) auprès de la station Ifremer d'aquaculture de Palavas-les-Flots (10 km e pour la faune et la flore marines ;

des échanges réguliers entre les équipes pour des avis techniques et scientifiques.comporte deux parties :

la première " Les 40

èmes Rugissants » ;

la deuxième partie vise identifier les solutions afin de restituer le milieu naturel pour une faune et une flore méditerranéennes et à rechercher des solutions pour réduire la con- 2.

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PARTIE 1 - Étude du simulateur de tempête

une attraction intitulée " Les 40èmes Rugissants un simu- lateur de tempête qui permet aux visiteurs de vivre les conditions sur un bateau (voir DT1). Le simulateur doit reproduire, le plus fidèlement possible, le mouvement du bateau sur la houle marine. Pour cette étude, le simulateur est modélisé dans le DT2. La structure du bateau est un vérin hydraulique.

L'objectif de cette partie est de vérifier le degré de réalisme du simulateur de tempête.

Dans un premier temps, vérifier si le simulateur reproduit fidèlement le mouve- ment . simulateur de tempête La houle est un mouvement oscillatoire des couches superficielles de l'eau. Les bateaux subissent le mouvement des vagues en oscillant autour d'axes liés à la coque (voir DT1). Question 1.1 À partir du schéma cinématique fourni, compléter le graphe des liaisons en indiquant le nom des liaisons manquantes. Compléter le tableau des liaisons L1/3 et L2/3 en indiquant par 0 ou 1 les degrés de liberté possibles.

DT1, DT2

DR1 Question 1.2 Donner le nom de la trajectoire décrite par le point A dans son mouve- ment de 1 par rapport à 0. En déduire le nom du mouvement du bateau créé par le simulateur (la ressource " Mouvements mer » (DT1) schéma cinématique).

DT1, DT2

Ressentir les sen-

tempête sur un bateau

UC : Simulateur de tempête

Visiteur

Bâtiment

Eau de mer

Energie

mer

Simulateur

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Il faut vérifier que le vérin permet de réaliser le mouvement souhaité du simulateur. La ca-

pacité du simulateur est de 35 personnes. La masse totale du système (simulateur + visiteurs) est de 5 tonnes. ccélération de la pesanteur g = 10 ms-2.

Question 1.3

DR2 Isoler la structure bateau {1}, compléter le tableau des actions méca- niques connues (solide soumis à 3 actions mécaniques). Appliquer le Principe Fondamental de la Statique (PFS), résoudre gra- phiquement et en déduire les actions mécaniques inconnues, dont A (3 AE 1) que doit fournir le vérin {3} sur la structure du bateau {1}. Une simulation numérique est donnée sur le DT2.

Question 1.4

DT2 Relever la valeur de cet effort à 3 secondes correspondant à la position horizontale de la structure du bateau. Comparer cette valeur avec celle trouvée à la question 1.3 et justifier

La course du vérin hydraulique doit être de 1 000 mm pour réaliser le déplacement souhai-

té. La pression de fonctionnement est de 30 bars.

Question 1.5

DT2, DT3

À partir de la simulation du mouvement du vérin, relever mal.

À quelle position correspond-il ?

À calculer le diamètre

intérieur du piston du vérin.

Choisir

Rappel : 1 bar = 105 Pa ; 1 Pa = 1 N·m-2

Synthèse.

Question 1.6

DT1 Le simulateur ainsi modélisé reproduit-il fidèlement le mouvement réel d ? Justifier.

Répond-il à de la page 3 ?

Justifier.

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Enseignements technologiques transversaux Code : 17ET2DMLR3 Page 5 / 25 PARTIE 2 - Étude du bassin des mérous et murènes (Méditerranée) Un aquarium est un bâtiment très énergivore , , du chauf- fage et du refroidissement des bassins et des locaux. naturellecollectée auprès cole puis acheminée par camion-citerne, elle est % chaque semaine. saire au suivi quotidien des paramètres physico- : cinq -régulés se- lon les besoins des différentes espèces ; une stérilisation par rayonnement ultraviolet pour limiter le développement de cer- tains agents pathogènes ; un traitement par ozone pour réduire au maximum le taux de matières organiques ; d

L" Mare Nostrum » de Montpellier

ustifier le choix e quartier Odysseum de Montpellier. Question 2.1 Citer trois arguments (mots ou groupes de mots) justifiant la construction

Montpellier. Page 2, DT4

Pour obtenir une eau la plus naturelle possible dans les bassins des poissons, il est né- cessaire de livrer chaque semaine par camion-citerne, cinquante-deux semaines par an,

Méditerranée (IFREMER Palavas).

2 due aux allers-retours des camions, on donne le volume

par le camion-citerne : 38,33 m3, 2 du camion (donnée constructeur) : 1 218 gCO2·km-1. Question 2.2 Calculer en m3 la quantité eau de mer supplémentaire nécessaire chaque semaine . Calculer en kgCO2 la masse de CO2 émise par an pour DT4 sur la ville de Palavas-Les-Flots (au bord de la mer et à 10 km de Montpellier). Sachant que 400 000 visiteurs par an et que la masse de CO2 émise par une voiture est de 120 gCO2km-1 : Question 2.3 Calculer en kgCO2 la masse de CO2 émise par an, correspondant au dé- placement des véhicules entre le quartier Odysseum et Palavas-Les-Flots. Pour le calcul, on considère un conducteur avec trois passagers par véhi- cule pour une distance aller/retour.

Conclure

DT4

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Enseignements technologiques transversaux Code : 17ET2DMLR3 Page 6 / 25 Les installations, au service des animaux, sont conçues pour contrôler automatiquement tous les paramètres climatiques et de qualité des eaux nécessaires pour reproduire le plus fidèlement possible les conditions de vie et l'environnement naturel de chacune des es- pèces. S'agissant majoritairement d'espèces en rapport avec le milieu aquatique, les installations zoologiques les plus significatives seront celles de traitement d'eaux, parce que du bon fonctionnement de ces installations dépendent la santé et le bien-être des animaux. Dans la documentation technique, on la nommera selon le terme anglais LSS (Life Support System). étude qui suit porte essentiellement sur le circuit méditerranéen (LSS1) et plus particulièrement sur le bassin des mérous et des murènes (bassin A3).

Gestion du bassin A3

algues, la majorité du circuit LSS1 (circuit " Méditerranée ») est très peu garnie de plantes

marines. Il nécessite donc Question 2.4 À partir des documents techniques, compléter le tableau 1 du DR3 en in- diquant le nom et la fonction du matériel né de mer du circuit LSS1. DT5, DT7, DT8 DR3 Question 2.5 Compléter le tableau 2 du DR3 en indiquant le nom des différents circuits : eau propre de sortie des bassins à traiter, eau de mer usée. Lister sur le DR3 les éléments extérieurs nécessaires à insérer dans le cir- cuit de traitement des bassins du circuit hydraulique LSS1 afin obtenir une eau de mer la plus naturelle possible.

DT5, DT7, DT8

DR3 de refou- Question 2.6 vérifier par le calcul que le temps du bassin est inférieur à 97 minutes. DT6, DT8 Question 2.7 Citer les inconvénients comparati- vement à une régulation naturelle (équilibre écologique).

Indiquer

DT7, DT8

Question 2.8 Expliquer lbassin et donner le nom du matériel utilisé pour remplir la fonction. DT5, DT7, DT8

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Enseignements technologiques transversaux Code : 17ET2DMLR3 Page 7 / 25 . Il est donc nécessaire de redimensionner la pompe de brassage. On se limitera au choix de la pompe. Question 2.9 Donner le type de la nouvelle pompe de brassage, sachant que la hauteur manométrique (HMT) est égale à 2,5 m, que le débit est de 30 m3h-1 et que la pompe est alimentée par un réseau alternatif triphasé. Expliquer votre démarche. DT9

Eclairage du bassin des mérous et murènes

Le service technique souhaite adopter une stratégie permettant de reproduire de la ma- . Le but de cette partie est donc de vérifier que cet objectif est bien atteint.

Question 2.10 Donner la fonction de .

Énumérer les paramètres à prendre en compte pour réaliser un éclairage répondant aux critères pour le bassin A3.

DT5, DT10

Question 2.11 Relever les valeurs maxi et mini

Quelle est la conséquence de la profondeur du bassin ? Quel est pour les poissons et les visiteurs de mettre en place des es ?

DT6, DT10, DT11

Afin de ycle solaire, pour respecter le rythme biologique des pois- sons et éviter le stress façon suivante : à 8h00 AE allumage des projecteurs de couleur chaude ; à 9h00 AE allumage des projecteurs de couleur froide ; à 19h00 AE extinction des projecteurs de couleur froide ; à 20h00 AE extinction des projecteurs de couleur chaude. Question 2.12 Justifier le choix du cycle précédent. Relever le type, la puissance et le flux lumineux des projecteurs installés pour éclairer le bassin A3 correspondant aux deux températures de cou- leur : couleur chaude et couleur froide.

Compléter algorigramme

bassin A3.

DT10, DT11

DR4

Synthèse.

Question 2.13 À partir de vos réponses aux questions sur la gestion e sin A3, rédiger une conclusion argumentée en répondant aux deux questions suivantes :

Reproduit-des murènes ?

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Enseignements technologiques transversaux Code : 17ET2DMLR3 Page 8 / 25 tion à distance de tout le système technique.

Cet environnement informatique permet de :

détecter des défauts de fonctionnement du système de manière à répondre rapi- dement aux besoins de santé et de confort de la faune marine ; limiter au maximum les déplacements des techniciens et ainsi de participer à la di-

2 en signalant les dysfonctionnements par SMS.

Le schéma représentatif du réseau informatique est donné sur le document DT13. La supervision GTC comprend un poste local et un poste de télémaintenance déporté sur internet. La transmission des données est effectuée sous le protocole Ethernet TCP/IP. ternet. Etant souvent en dehors de leur local, les soigneurs demandent au service de mainte-

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