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Bilan thermique du chauffage des plaques 1 Différence de température entre les extrémités de la zone n°1 de l'arche : ∆θ = − = 600 − 25 = 575° 2 Énergie 

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BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016 Épreuve E 4 1 : Étude d'un système technique industriel Pré-étude et modélisation Problématique E41 Le sujet 

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BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016

technique industriel Pré-étude et modélisation

Repère : 18-EQPEM Page 1/24

BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR

ÉLECTROTECHNIQUE

SESSION 2018

ÉPREUVE E.4.1

industriel Pré-étude et modélisation

Durée : 4 heures Coefficient : 3

Matériel autorisé

Calculatrice électronique autorisée

Le sujet comporte 24 pages numérotées de 1/24 à 24/24. Les documents réponses (pages 22, 23 et 24) sont à remettre avec la copie. Il sera tenu compte de la qualité de la rédaction, en particulier pour les réponses aux questions ne nécessitant pas de calcul. Les notations du texte seront scrupuleusement respectées.

BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016

technique industriel Pré-étude et modélisation

Repère : 18-EQPEM Page 2/24

PRÉSENTATION GÉNÉRALE

Installée sur l'un des plus anciens sites industriels de France (1752), à Bagneaux-sur- Loing (Seine-et-Marne), Keraglass, société amont d'Eurokera, fabrique du verre vitrocéramique pour les grands groupes de l'électroménager et les fabricants de cheminées et poêles de chauffage. Cette Franco-Américain à 50/50, est la propriété de

Saint-Gobain et de Corning.

obtenues à partir de trois fours verriers dont la capacité unitaire est comprise entre 85 et 120 tonnes/jour. Cette production génère environ 33 000 tonnes de produits finis (plaques en vitrocéramique et inserts de cheminée) vendus aux clients finaux. Le four de capacité 120 tonnes/jour est le plus grand four verrier du monde, avec un chauffage mixte gaz-électricité.

Figure 1 -

Une plaque de vitrocéramique est élaborée à partir de matières premières dont

beaucoup sont importées de pays lointains sous la forme de sables spéciaux et souvent chargés en lithium. Jusqu'à dix-huit composants sont nécessaires pour produire de la vitrocéramique.

Le mélange de matières premières est introduit à l'intérieur des fours afin de le

transformer en plaques de verre appelées " green glass ».

BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016

technique industriel Pré-étude et modélisation

Repère : 18-EQPEM Page 3/24

Celles-ci deviendront vitrocéramiques après le processus de céramisation consistant en un traitement thermique très particulier (voir figure 2). un matériau ayant une structure

organisée lui offrant ainsi les propriétés principales de la vitrocéramique : une

résistance mécanique élevée et une dilatation nulle sous des températures extrêmes (700°C). Figure 2 - Procédé de fabrication et de finition de la vitrocéramique

Arche de

céramisation

BTS ÉLECTROTECHNIQUE SESSION 2016

technique industriel Pré-étude et modélisation

Repère : 18-EQPEM Page 4/24

À la sortie des fours,

de plusieurs arches de céramisation, dont la plus récente permet de céramiser cheminée, pliées ou bombées, grâce à son ouverture de 1100 x 550 mm.

Cette arche, avec sa

puissance de chauffe de

610 kW, autorise une vitesse

minale des plateaux porte vitre de

0,18 m/min.

Figure 3 - Plaque porte-

la vitesse de convoyage des " plateaux porte vitre ». Ce choix doit prendre en considération le traitement thermique que doivent subir les plaques dans différentes zones (11 zones). Pour chaque zone, le procédé consiste à porter la vitre à une température donnée durant un certain temps. Nous allons étudier les conséquences chaque zone. Cette contrainte nécessite de changer les résistances chauffantes et et le technicien, en charge de ce se trouvent les résistances chauffantes. Cela modifie le traitement thermique dans la

Plateau porte vitre

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technique industriel Pré-étude et modélisation

Repère : 18-EQPEM Page 5/24

Un technicien de maintenance effectue un dépannage qui peut nécessiter un arrêt de pré étude est conduite afin de détecter des écarts de courants dans les zones de rapidement la zone en défaut.

Objectifs et problématiques du sujet E4.1

Objectif 2

Réduire le temps

technicien de maintenance.

E4.1 - Partie B

ce chauffante dans le dispositif.

E4.1 - Partie A

Analyser le dimensionnement de

Objectif 1

plateaux porte vitre.

E4.1 - Partie D

le refroidissement.

E4.1 - Partie C

Étudier la modification à apporter

à la régulation de température.

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technique industriel Pré-étude et modélisation

Repère : 18-EQPEM Page 6/24

Partie A : étude thermique

(schéma synoptique annexe n°1), aussi bien au niveau du chauffage ci après la cuisson.

Bilan thermique du chauffage des plaques

On une plaque à céramiser associée à son support : m : ݉ൌ͸ͷ ‰ ; capacité thermique massique : on suppose que la capacité thermique massique ܥ température. La plaque défile dans la zone n°1 puissance installée est égale à

ͳ͸- 7. À ଵൌ-ͷ r.

Pour assurer la céramisation de la plaque, on souhaite que sa température, en sortie de la zone n°1, soit ߠ résistances est utilisée pour le chauffage de la plaque et de son support. Q1. Calculer la différence de température des plaques ο entre les deux

Q2. ܳ

température soit portée à ͸--rܥ

Q3. Calculer ܳ

En déduire que la puissance ܲ

résistances de chauffe de la zone n°1 vaut ͳ-ͷ 7

Q4. -elle suffisante pour

assurer la production ? Proposer une explication pour expliquer la différence entre la valeur de la puissance ܲ

Bilan thermique du refroidissement des plaques

On considère une plaque avec son support. Le refroidissement débute en sortie de la est introduit est aspiré au centre de cette même zone.

À chaque extrémité frais est assuré

par un ventilateur comprenant :

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Repère : 18-EQPEM Page 7/24

un moteur triphasé asynchrone de puissance ܲ un réducteur et une hélice. L de le distribuer au plus près de la plaque. La plaque doit être refroidie à une température de ͸ͷ r avant son déchargement. Ce refroidissement libère une énergie ܳ is aspiré par les ventilateurs est à une température ଵ௔௜௥ൌ͵- r. Après échange de chaleur avec la plaque, :

On donne la capacité thermique massique ܥ

valeur est considérée comme indépendante de la température.

͵- r sous une pression

atmosphérique de ͳ-ͳ͵ Š0ƒ : ߩ

Q5. ݉ଵ avec

son support.

Q6. En déduire ܸ

avec son support.

Q7. Déterminer ܦ

, peut souffler un débit de Q8. Les deux ventilateurs installés permettent- de la nouvelle production de 14 plaques par heure. Sur quel paramètre de -on agir pour assurer un fonctionnement de avec une puissance adaptée ?

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Repère : 18-EQPEM Page 8/24

Partie B : étude des résistances de chauffe

groupements de résistances.

On donne en annexe n°2 , ainsi

que les lignes de phase sur lesquelles les groupements de résistances sont branchés. On suppose que les résistances fonctionnent en régime sinusoïdal et installation fonctionne à la puissance nominale. Chaque groupement de résistances est modélisé par une résistance équivalente. Le

Bilan de puissance

Q9. Les groupements de résistances constituent-ils un récepteur triphasé en s. Q10. À alculer les puissances installées dans chaque branche et les reporter sur le document réponse n°1. L-elle

équilibrée ?

Q11. On est équilibrée et que la puissance

active dans chaque branche est égale à ܲ efficace de du courant de ligne ܫ

Étude de résistances

On représente groupement de résistances de la voute de la zone n°1 Ce groupement est constitué de 20 résistances identiques ܴ absorbe une intensité j1(t) de valeur efficace J1. Les résistances sont réparties sur cinq branches montées en dérivation et comportant chacune quatre résistances en série. Figure 4 Schéma dun groupement de résistances R R R R R R R R Rquotesdbs_dbs23.pdfusesText_29