Bases scientifiques et techniques de l'Ingénieur.e

Contenu

Outils mathématiques de l'Ingénieur.e (42 heures)

Méthodes de résolution d’équations différentielles linéaires :

- Applications aux processus industriels

Probabilités :

- Rappel succinct du modèle probabiliste.

- Probabilité Conditionnelle et Indépendance.

- Lois usuelles de probabilité

- Théorie de l’estimation

- Estimation ponctuelle et par intervalle de confiance

- Tests statistiques : Notions d’hypothèse, de risque

- Probabilités sur logiciel.

Outils et calculs statistiques :

- Statistiques à une variable.

- Régression linéaire simple et Corrélation.

- Autres régressions.

- Statistiques sur logiciel.

Thermique & Energétique de l'Ingénieur.e (42 heures)

Thermodynamique

Introduction : généralités et principes fondamentaux

• définition, notion de systèmes, volumes de contrôle et variables thermodynamiques

• état d’équilibre d’un système et variables d’état

• systèmes ouverts, fermés, évolution d’un système

Energie et chaleur :

• formes d’énergies, conversion et transfert d’énergie en chaleur, travail

• le bilan d’une énergie d’un système

• énoncé du premier principe de la thermodynamique PPT : définition de l’enthalpie

• notion de rendement

Evolutions du système et transformations

• différentes formes d’évolution :isotherme, isovolume, isobare

• évolutions réversibles et irréversibles

• conséquences des lois d’évolution : évolutions isentropiques (transformations adiabatiques et réversibles) et polytropiques

• énoncé du deuxième principe de la thermodynamique : l’entropie

Cycles thermodynamiques

• bilan d’énergie dans un cycle (fermé ou ouvert)

• définition d’une machine thermique (rendement thermodynamique et rendement de Carnot)

• application du deuxième principe de la thermodynamique

• rendements des machines thermiques et frigorifiques (TAG, PAC, Frigo…)

Diagrammes thermodynamiques

• Clapeyron, Watt

• Entropique T,S

• Enthalpie H, S

Cycles de puissance à gaz

• Cycle d’Otto, Diesel, Stirling

• Cycle de Baryton Turbine à gaz (régénération et réfrigération)

• Rendement du cycle

Cycles de puissance à vapeur

• Utilisation de la vapeur et les notions de changement d’état

• Diagramme de Mollier pour la détermination des variables thermodynamiques

• Cycle de RANKINE et HIRN (cycles à régénération ou à soutirage)

• Améliorations du rendement du cycle

Combustion

• Notions de base de la combustion et des combustibles

• Richesse du mélange, pauvreté

• Application à l’étude d’une chaudière industrielle ou domestique

Cycles combinés et cogénération

• Importance du cycle combiné pour la production et l’économie d’énergies

• Principe de la cogénération et le rendement

Notion de climatisation

• L’air sec et l’air atmosphérique

• L’air humide et l’utilisation du diagramme psychométrique

• Etude d’une C.T.A (centrale de traitement d’air)

Thermique

Introduction aux transferts de la chaleur

Conduction

• Loi de Fourier

• Equation de la conduction

• Modèle d’étude en régime permanent

Convection

• Loi de Newton

• Nombres sans dimensions (Nusselt, Prandtl, Peclet, Grashof, Reynolds, Margoulis, Stanton)

• Convection naturelle, convection forcée

Rayonnement

• Définitions

• Emittance énergétique d’un corps : loi de Stéphan-Boltzmann

• Puissance transmise par rayonnement

Echangeurs de chaleur

• Généralités sur les échangeurs

• Flux échangé et coefficient global d’échange

• NUT (nombre d’unités de transfert) et l’efficacité

• Fonctionnement à co-courant ou contre-courant

• Calcul des échangeurs : méthode MLDT et méthode NUT

• Utilisation des échangeurs (condenseurs, évaporateurs, surchauffeurs)

Réglementation thermique dans le bâtiment

• RT2005, 2010 : coefficients et Ubat

• DPE (Diagnostic de Performance Energétique)

Energies Renouvelables

• Différentes formes ENR (solaire, géothermique, éolienne…)

• Détermination des puissances produites

Raccordement aux réseaux

Automatique & Commande de processus industriels (38 heures)

Introduction à l'automatique :

- Vue d'ensemble de l'automatique et son rôle dans les processus industriels

- Concepts de base : variables, boucle ouverte, boucle fermée, régulation et asservissement

- Principes fondamentaux des systèmes de contrôle automatiques

Modélisation des systèmes dynamiques :

- Modélisation mathématique des processus industriels en utilisant des équations différentielles ordinaires (EDO)

- Introduction à la transformée de Laplace comme outil de résolution d'EDO

- Utilisation de la transformée de Laplace pour obtenir la fonction de transfert d'un système

- Méthodes de modélisation pour les systèmes linéaires et non-linéaires

Analyse des systèmes asservis :

- Analyse des performances des sytèmes de contrôle en boucle fermée

- Stabilité des systèmes : critère de Routh-Hurwitz, stabilité de Bode, ...

- Mesure des performances : temps de montée, temps de réponse, marge de phase, marge de gain, ...

Conception de systèmes de régulation :

- Choix des paramètres du régulateur proportionnel-intégral-dérivé (PID)

- Méthodes de réglage du PID : Ziegler-Nichols, Cohen-Coon, ...

- Techniques de réglage avancées : régulateurs PID adaptatifs, contrôle prédictif

Commande numérique et automatisation :

- Introduction à la commande numérique et aux automates programmables

- Programamtion d'automates : langages ladder, lagages fonctionnels, ...

- Exemples d'automation industrielle : commande de robots, lignes de production, ...

Partie pratique :

- Utiisation de logiciels de simulation de systèmes de contrôle

- Conception et implémentation de régulateurs PID pour des processus industriels spécifiques

- Expérimentation avec des systèmes de contrôle en temps réel

 

Modalités d'évaluation

Outils mathématiques de l'Ingénieur.e (42 heures)

Contrôle continu (1 note min. obligatoire) :

- QCM, devoir écrit, exercices notés, ...

- Une note de contrôle continu est demandée dans le cadre de ce module. Cette note peut être la moyenne de plusieurs autres notes et les modalités d'évaluation sont à la discrétion de l'intervenant.e.

Examen final :

- En dehors du cours : l'examen doit porter sur les notions vues en cours et doit être dimensionné pour une durée de 2 heures.

- L'examen doit idéalement se présenter sous forme d'une étude de cas faisant appel aux notions abordées en cours.

Thermique & Energétique de l'Ingénieur.e (42 heures)

Automatique & Commande de processus industriels (38 heures)

Contrôle continu (1 note min. obligatoire) :

- QCM, devoir écrit, exercices notés, ...

- Une note de contrôle continu est demandée dans le cadre de ce module. Cette note peut être la moyenne de plusieurs autres notes et les modalités d'évaluation sont à la discrétion de l'intervenant.e.

Examen final :

- En dehors du cours : l'examen doit porter sur les notions vues en cours et doit être dimensionné pour une durée de 2 heures.

- La partie pratique doit obligatoirement être notée et entrera dans la composition de la note d'examen final ; la partie pratique n'est pas un contrôle continu.