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i UE IUTGIM63 Diagnostic et maintenance en mécanique et thermique EC GIM633 Dia

i UE IUTGIM63 Diagnostic et maintenance en mécanique et thermique EC GIM633 Diagnostic et Maintenance des Composants Thermiques NIVEAU 3 Filière : Génie Industriel et Maintenance SEMESTRE 5 EQUIPE PEDAGOGIQUE Dr. Moungnutou Mfetoum Inoussah (CC) 14h CM;00h TD; 12h TP Mme. Biloa Otiti Sandrine Olive (Ass) 00h CM; 10h TD; 12hTP ii UE IUTGIM63 Diagnostic et maintenance en mécanique et thermique EC GIM631 DIAGNOSTIC ET MAINTENANCE DES COMPOSANTS THERMIQUES Niveau 3 Génie Industriel et Maintenance Dr. MOUNGNUTOU MFETOUM INOUSSAH Tel : 698605166, E-mail : inoussah@gmail.com Mme BILOA OTITI SANDRINE OLIVE Tel : 699385606, E-mail : sandrinebiloa85@yahoo.com iii EC GIM 633 : DIAGNOSTIC ET MAINTENANCE DES COMPOSANTS THERMIQUES DUREE : 45 heures OBJECTIFS GENERAUX  Etudier le cycle thermodynamique d’une machine thermique et dresser son diagramme ;  Faire une vérification des performances d’un système thermique à partir de son diagramme thermodynamique ;  Utiliser le diagramme thermodynamique comme outils de diagnostic et de maintenance  Maitriser les conditions de sécurité sur les installations thermiques OBJECTIFS SPECIFIQUES  Etablir un pré-diagnostic et un diagnostic énergétique ;  Utiliser les notions de thermodynamique sur les équipements de climatisation et de réseau vapeur ;  Présenter les cycles thermodynamiques. iv FICHE DE PROGRESSION I- PROCESSUS GENERAL DU DEROULEMENT DE CHAQUE COURS 1- Présentation de l’objet du cours 2- Rappels du cours précédent 3- Question sur la qualité du cours : a. Le rythme du Cours Magistral est-il convenable ? oui b. Les explications sont-elles assez, ou insuffisantes ? oui 4- Libellé du nouveau cours 5- Proposer : a. D’exercices à faire à la maison ; b. Un exercice durant le CM pour mieux illustrer le cours ? oui SEQUENCES THEMES DEVELOPPES DUREE SEQUENCE 1 : EFFICACITE ENERGETIQUE: METHODOLOGIE DE DIAGNOSTIC ENERGETIQUE 1- Introduction 2- Le pré-diagnostic énergétique 3- Le diagnostic énergétique CM : 6h SEQUENCE 2 : LES EQUIPEMENTS DE CONSOMMATION D’ENERGIE 1- Rappels de thermodynamique 2- Equipement de climatisation 3- Equipement d’un réseau vapeur 4- T.P.E. : exposés CM : 4h TPE :6h SEQUENCE 3 : LES CYCLES THERMODYNAMIQUES 1- Cycle moteur à gaz 2- Cycle moteur à vapeur 3- Cycle frigorifique 4- Variation du cycle de base 5- Moteurs thermiques 6- T.P.E. : recherche des cas pratiques sur les cycles thermodynamiques CM : 4h TPE :3h SEQUENCE 4 : Travaux dirigés 1 TD : 2h SEQUENCE 5 : Travaux dirigés 2 TD : 4h SEQUENCE 6 : Travaux dirigés 3 TD : 4h SEQUENCE 7 : TP1 : étude du cycle thermodynamique d’un moteur thermique (IUT) et d’une chaudière TP : 6h SEQUENCE 8 : TP2 : étude du cycle thermodynamique d’une unité de production du froid (IUT) TP : 6h v SEQUENCE 9 : TP3 : Evaluation du potentiel d’économie d’énergie surun système thermique ( compresseur, GE, climatiseur,…) TP : 6h SEQUENCE 10 : TP4 : Analyse de la facturation MT TP : 6h vi SOURCES DOCUMENTAIRES 1- Aide-mémoire Thermodynamique de l’ingénieur. Francis Meunier. Collection DUNOD. 2- Installations thermique motrices. Joseph MARTIN et Pierre WAUTERS. Deuxième édition revue. Collection DUC. 3- Introduction aux transferts thermiques. Jean-luc Battaglia, Andrzej Kusiak, Jean-Rodolphe Puiggali. 4- Initiation aux transferts thermiques J.F Sacadura. Collectif TEC et DOC. 1993 5- Systèmes énergétiques- offre et demande d’énergie : méthodes d’analyse. Pierre Verstracte, Gérard Sarlos et Pierre André Haldi, Collection Traité de Génie civil de l’école polytechnique fédérale de Lausanne 2003 ; 6- Bâtiment intelligent et efficacité énergétique – Optimisation, nouvelles technologies et BIM. Karim Beddiar, Jean Lemale. Collection DUNOD.19 Octobre 2016. vii Table des matières FICHE DE PROGRESSION .................................................................................................. iv SOURCES DOCUMENTAIRES ........................................................................................... vi 1. EFFICACITE ENERGETIQUE : METHODOLOGIE DE DIAGNOSTIQUE ENERGETIQUE ...................................................................................................................... 1 1.1. Introduction .............................................................................................................. 1 1.2. Le pré – diagnostic énergétique ............................................................................ 1 1.2.1. Les éléments du pré diagnostic ...................................................................... 1 1.2.2. Méthode de collecte des données en vue du pré diagnostic ......................... 4 1.2.3. Exploitation des données pour le pré diagnostic .......................................... 4 1.2.4. Conclusion ....................................................................................................... 6 1.3. Le diagnostic énergétique ...................................................................................... 7 1.3.1. L’analyse et l’interprétation des données ..................................................... 8 1.3.2. Conclusion ..................................................................................................... 12 2. LES EQUIPEMENTS DE CONSOMMATION D’ENERGIE ............................... 13 2.1. Rappels de thermodynamique ............................................................................ 13 2.1.1. Principe de changements d’état des fluides ................................................ 13 2.1.2. Présentation des différentes mesures d’efficacité énergétique ................. 13 2.2. Equipement de climatisation ............................................................................... 16 2.2.1. Quelques définitions importantes ................................................................ 17 2.2.2. Notions de base sur la production de froid ................................................. 18 2.2.3. Le confort thermique .................................................................................... 20 2.2.4. Bilan thermique ............................................................................................ 22 2.2.5. Choix et installation d’un équipement de climatisation ............................ 26 2.3. Équipements d’un réseau vapeur ....................................................................... 30 2.3.1. Description d’un réseau vapeur .................................................................. 30 2.3.2. Etude d’un réseau vapeur ............................................................................ 31 2.3.3. Turbines à vapeur ......................................................................................... 37 2.3.4. Turbines à gaz ............................................................................................... 38 2.3.5. Moteur à combustion interne ...................................................................... 40 2.3.6. Cycle combiné ............................................................................................... 40 3. LES CYCLES THERMODYNAMIQUES ............................................................... 42 3.1. Cycles moteurs à gaz ............................................................................................ 42 3.1.1. Introduction .................................................................................................. 42 3.1.2. Cycle de Beau de Rochas .............................................................................. 42 3.1.3. Cycle Diesel ................................................................................................... 44 3.1.4. Cycle mixte .................................................................................................... 45 3.1.5. Cycle de Brayton ........................................................................................... 47 3.2. Cycles moteurs à vapeur...................................................................................... 51 3.2.1. Introduction .................................................................................................. 51 3.2.2. Rappel : Le cycle de Carnot ......................................................................... 52 viii 3.2.3. Cycle de Rankine .......................................................................................... 52 3.2.4. Cycle avec resurchauffe ............................................................................... 55 3.2.5. Cycle avec soutirage de vapeur ................................................................... 55 3.3. Cycles frigorifiques ............................................................................................. 56 3.3.1. Principe de fonctionnement ......................................................................... 56 3.3.2. Cycle de base des machines frigorifiques ................................................... 58 3.3.3. Les fluides frigorigènes ................................................................................ 61 3.4. Variations du cycle de base ................................................................................. 62 3.4.1. Cycles à compression étagée ........................................................................ 62 3.4.2. Cycle à gaz ..................................................................................................... 62 3.5. Moteurs thermiques ............................................................................................. 63 3.5.1. Introduction .................................................................................................. 63 3.5.2. Principe de fonctionnement ......................................................................... 64 3.5.3. Moteurs à quatre temps (voir figure 2) ...................................................... 65 3.5.4. Moteurs à deux temps .................................................................................. 66 3.5.5. Etude thermodynamique ............................................................................. 66 3.5.6. Notions de pression moyenne indiquée et effective .................................... 68 3.5.7. Rendement mécanique et rendement total ................................................. 70 5. SERIE DE TRAVAUX DIRIGES ............................................................................. 72 5.1. TRAVAUX PRATIQUES 1 ................................................................................ 72 5.2. TRAVAUX PRATIQUES 2 ................................................................................ 74 Problématique ........................................................................................................................ 74 Analyse du dysfonctionnement ............................................................................................. 74 Informations communiquées par le client : ....................................................................... 74 1 - Organisation structurelle et fonctionnelle des composants. ............................................. 75 Etude du schéma du circuit d’air ....................................................................................... 75 2 - Etude thermodynamique du circuit de suralimentation en air ......................................... 75 Données techniques et thermodynamiques ....................................................................... 76 Travail préliminaire ........................................................................................................... 76 Détermination des paramètres d’état de l’air en sortie du compresseur ............................ 76 Exercice : Etude de l’échangeur air / air ............................................................................... 77 Etude de l’échangeur air / air ............................................................................................. 77 Annexe 1 (à remettre) ........................................................................................................ 77 Question 1.1 – Etude du schéma du circuit d’air ............................................................... 77 5.3. TRAVAUX PRATIQUES 3 ................................................................................ 78 1 1. EFFICACITE ENERGETIQUE : METHODOLOGIE DE DIAGNOSTIQUE ENERGETIQUE 1.1. Introduction L’énergie tend à être utilisée aujourd’hui de manière beaucoup plus efficace. Des progrès sont encore possibles comme la génération des ampoules à faible consommation ou l’amélioration de l’isolement thermique des bâtiments. Des gains importants sur le rendement de conversion en électricité pourront être obtenus avec les turbines à cycle combiné et l’emploi de la cogénération. L’utilisation de l’hydrogène pour le stockage de l’électricité et son transport peut être un facteur important d’économie. Il a été prouvé que l’on pouvait réduire sa consommation d’énergie sans pour autant porter atteinte à son niveau de vie 1.2. Le pré – diagnostic énergétique Le pré diagnostic sert à donner un avis sur la consommation énergétique du procédé. Pour cela, l’auditeur réalise un examen visuel de l’installation, examine les moyens de mesures et les documents analytiques existants et s’entretient avec le responsable de l’installation. Au terme de cette étude, les points de l’installation susceptibles de bénéficier d’améliorations doivent être identifiés et les gains potentiels estimés. 1.2.1. Les éléments du pré diagnostic Diagnostiquer un équipement revient à apprécier la réalité d’un ou de plusieurs aspects du fonctionnement dudit équipement par rapport à un standard donné. On part donc naturellement d’un existant. A ce propos, des documents de diverses natures peuvent être disponibles concernant un équipement. En rapport avec un équipement donné, l’auditeur peut avoir accès à des documents de différentes natures dont voici quelques exemples :  Plan (schéma) technique de construction,  Schéma de process,  Fiche technique de fonctionnement,  Fiche technique d’exploitation,  Etc. Dans le but ultime de réaliser un audit de l’équipement, il convient naturellement dans le cadre du pré diagnostic de choisir les documents exploitables en rapport avec l’objectif fixé. 2 Le schéma technique de construction Il peut trouver son importance dans le sens de la vérification de la conformité du schéma réel par rapport au schéma initial: Beaucoup d’équipements sont sujet à des modifications pour une meilleure adaptation à leur environnement d’exploitation. Il peut s’en suivre des ajustements nécessaires pour une appréciation objective de leur fonctionnement, qui naturellement devient différent du référentiel du constructeur. Le schéma du process Il est important dans le sens de la compréhension du rôle que l’équipement remplit dans son environnement de fonctionnement. Il s’agit par exemple de comprendre le procédé de production de la vapeur ou de la chaleur ou du froid dans le cas des équipements qui nous uploads/Sante/ ec-gim633-diagnostic-et-maintenance-des-composants-thermiques-corrige.pdf