Reseau de distribution d’eau potable château d’eau a extraits du boen








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III)Dans le programme terminale tronc commun STI2D/STL


Les fluides dans l'habitat

Notions et contenus

Capacités exigibles

Pression dans un fluide parfait et incompressible en équilibre : pressions absolue, relative et différentielle.

Équilibre d'un fluide soumis à la pesanteur.

Écoulement stationnaire.

Débit volumique et massique. 

- Mesurer des pressions (absolue et relative).

- Citer et exploiter le principe fondamental de l'hydrostatique.

- Expliciter la notion de vitesse moyenne d'écoulement dans une canalisation.

- Mesurer un débit.

- Citer et appliquer la loi de conservation de la masse.



B)Pré requis 


Etalonnage d’un transmetteur

Utilisation d’un logiciel d’acquisition de données

C)Compétences transversales et attitudes



Formuler des hypothèses

Travailler en équipe

Observer

Analyser

D)Objectifs visés


S’approprier la globalité d’un réseau de distribution d’eau potable.

Etalonner un transmetteur de niveau.

S’approprier le vocabulaire de la régulation.

Identifier les grandeurs fonctionnelles du procédé.

Mettre en œuvre une régulation TOR à un seuil et à deux seuils.

Identifier les pertes de charges dans un réseau de distribution d’eau potable

E)Type de ressource


  • Documentation technique permettant la réalisation:

  • d’une maquette « Château d’eau »

  • d’un transmetteur de niveau 0-50 cm

  • d’un régulateur TOR à un seuil ou deux seuils




  • Pistes pour des activités expérimentales à destination des élèves.



Mots clés de recherche : Château d’eau – Transmetteur de niveau – Régulation TOR – Procédé instable – Pertes de charges




Provenance : Philippe Lardanchet : philippe.lardanchet@ac-grenoble.fr

Gil Martinez : gil.martinez@ac-grenoble.fr




F)Problématique générale


L’activité proposée dans ce document doit permettre aux élèves, en tout début d’année, de se familiariser avec l’approche nouvelle de la physique et de la chimie proposée par l’enseignement Systèmes et Procédés. C’est donc à travers un système simple et visuel que les élèves aborderont, entre autres, les bases de la régulation. Les maquettes présentées peuvent être réalisées à moindre coût dans la plupart des lycées.

G)Approche pédagogique 

I)Positionnement dans l’année


Cette activité est proposée dès le début de l’année aux élèves. Pour créer une cohésion tout en permettant une approche très concrète, ces séances sont communes à l’ensemble des groupes de la classe. Un certain nombre de maquettes peuvent être réalisées au sein du lycée. La réalisation proposée dans la suite du document tient compte des contraintes techniques et des coûts de réalisation. La description de la plupart des éléments de la maquette dans la suite du document est là uniquement pour donner des pistes de réalisation.

II)Déroulement des séances (3-4 séances de 2 à 3h)


L’ensemble de ces séances peut être précédé par une visite d’une station de distribution des eaux ou l’étude de documents relatifs à la distribution d’eau potable et ses contraintes

Le système


Prise en compte de la fonction d’un château d’eau. Maintien d’un niveau minimum dans le château d’eau. Pression nécessaire dans le réseau de distribution

Contraintes liées à son exploitation :

  • Entrée d’eau contrôlée

  • Sortie d’eau non contrôlée mais limitée

  • Mesure du niveau

  • Comparaison du niveau réel avec une valeur de référence à atteindre

Modélisation du château d’eau réel avec la maquette.


Repérage des différents dispositifs liés à l’exploitation du château d’eau :

  • Vanne de commande de l’eau en entrée

  • Vanne de vidage (utilisation)

  • Capteur de niveau

Schéma fonctionnel

Grandeurs d’entrée et de sortie

Grandeurs perturbatrice, réglée, réglante

Nécessité d’un régulateur manuel ou automatique

Etude du transmetteur de niveau


Etalonnage (ou ajustage puis étalonnage) du transmetteur de niveau sur l’échelle 0-50 cm/0-5V

Mesures de débit


Nécessité d’avoir un débit d’entrée supérieur au débit de sortie

Mesure du débit d’entrée par empotage

Suivi du niveau au cours du temps (Procédé instable)

Mise en œuvre de la régulation


Eléments de la boucle de régulation

Régulation Tout Ou Rien

  • Manuelle

  • Automatique à un seuil

  • Automatique à deux seuils

Avantages et limites

Pertes de charges


Cette étude peut prolonger le thème abordé ici. On pourra mettre à profit l’existence éventuelle d’un banc d’étude de pertes de charge.

Pertes de charges dans les canalisations de distribution.

Pression minimale de distribution (influence diamètre, longueur, géométrie du réseau de distribution)
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