Accompagnement enseignement transversal 1STI2D1 Partie 1 : Analyse du cycle de vie

Partie 1 : Analyse du cycle de vie

Application n°1 : Impact du matériau sur l’environnement pour un tube de construction

Un tube carré creux de coté 50,8 mm et d’épaisseur 4,8 mm est utilisé en construction. Vous allez comparer l’impact du choix du matériau pour un tube de longueur 1 m. Cette étude a été réalisée avec le logiciel Solidworks

Sustainibility. Ce tube est fabriqué et utilisé en Europe Le matériau de référence (légende en noir) est l’acier S235. Le deuxième matériau est un alliage d’aluminium 6061.

1. Calculer pour chaque matériau, la valeur maximale de chaque indicateur et noter la valeur dans le tableau ci- dessous.

Matériau Empreinte carbone (kg CO2)

Consommation d’énergie (MJ)

Acidification de l’air (kg SO2)

Eutrophisation de l’eau (kg PO4) Acier

Aluminium

2. Quel matériau a l’impact environnemental le plus faible.

3. Quelles étapes du cycle de vie sont les plus impactantes ?

4. Dans quelles étapes du cycle de vie, l’aluminium est plus intéressant ?

26,48 10,8

Application n°2 : Impact d’une jante de moto sur l’environnement

Cette étude a été réalisée avec le logiciel Solidworks sustainibility. Une jante est réalisée par moulage en alliage d’aluminium 2024. Sa masse est de 6,5 kg. Les résultats montrent les impacts à travers les quatre indicateurs et la répartition pour 4 étapes du cycle de vie.

1. Quelles étapes dans le cycle de vie du produit ont le plus d’impact environnemental ?

2. On souhaite comparer maintenant l’impact de la région de production sur l’environnement. Dans les deux cas ce produit est utilisé en Europe. Dans le 1^er cas le produit est fabriqué en Asie (en noir) et dans le deuxième cas il est fabriqué en Europe.

a. Dans quel cas l’impact sur l’environnement est le moins important.

b. Quelles étapes dans le cycle de vie du produit permettent de faire la différence ? Sont-elles les mêmes que dans la première question ?

c. Pour quels indicateurs les différences sont les plus grandes ?

Partie 2 : Mise à disposition des ressources

La chine produit 1 598,77 millions de baril de pétrole, 4,167 PBtu de gaz naturel et 3 189 millions de tonnes de charbon. Après avoir converti les 3 productions en tonne équivalent pétrole, indiquer la première source d’énergie chinoise.

ANNEXE : TABLEAU DE CONVERSION DES ENERGIES Rappel :

Mega (M) = 10⁶ Giga(G) = 10⁹ Téra (T) = 10¹² Peta (P) = 10¹⁵

TJ Mtep Mbtu GWh Mbl Mtec

TJ 1 2,388.10⁵ 947,8 0,2778 1,751.10⁴ 3.411.10^-5

Mtep 4,1868.10⁴ 1 3,968.10⁷ 11630 7,33 1.428

MBtu 1,0551.10^-3 2,52.10^-8 1 2,931.10^-4 1,8476.10^-7 3,5984.10^-8

GWh 3,6 8,6.10^-5 3412 1 6,3052.10^-4 1,2279.10^-4

Mbl 5711 0,1364 5,4124.10⁶ 1586 1 0,1948

Mtec 2,932.10⁴ 0,7003 2.779.10⁷ 8144 5,133 1

Partie 3 : La schématisation

La documentation technique d’une pompe à chaleur donne les schémas suivants.

Schéma mécanique

Le compresseur à spirale (DANFOSS) emploie deux spirales intercalées pour pomper :

a) Identifier les liaisons - Spirale mobile/coulisse - Arbre moteur/bati

- Spirale mobile/arbre moteur - Coulisse/bati

b) Identifier les mouvements possibles de la coulisse et de la spirale mobile.

Le moteur permettant au compresseur de fonctionner est alimenté par le schéma de câblage ci-dessous.

a) Identifier la source.

b) Quel est la tension ? La fréquence ? c) Identifier les organes de protection.

d) Identifier les oragnes de commande e) Identifier la charge.

Partie 4 : les énergies

En 2009, la Communauté d’Agglomération de La Rochelle a remplacé les deux bus de mer, anciens bateaux de pêche diesels, par deux bateaux zéro émission, à propulsion électrique.

Ces nouveaux bus de mer sont les premiers navires de transport de passagers à propulsion électrique sans émission, de grande capacité (jusqu’à 75 personnes), capables de naviguer en mer dans des conditions de vagues, de courant et de vent.

. Ils sont autonomes sur leur service journalier. Leurs batteries sont rechargées la nuit, en dehors de

l’apport continu des capteurs solaires.

Caractéristiques principales

Structure

Type de navire Catamaran

Coque et pont Composite (verre et polyester)

Cabines Aluminium (Nacira Design)

Caractéristiques physiques

Longueur 15 m

Largeur 5 m

Poids à vide 12 tonnes

Poids en charge 19 tonnes

Tirant d’eau 0,7 m à 1,2 m

Surface disponible 68 m

Nombre de passagers 75

Motorisation et énergie

Moteurs Electriques brushless (POD)

Puissance nominale 2 * 22 kW

Technologies des batteries Ni/Cd (nickel cadmium) recyclables Capacité des batteries 130 kWh

Poids des batteries 2250 kg

Durée de charge complète 7 h

Panneaux photovoltaiques Poly-cristallin – 16 m

– 3,5 kWc

Performances

Vitesse maximum 9,5 nœuds

Vitesse d’exploitation 6 nœuds ( 12 km/h)

Durée d’une liaison 20 minutes

Distance d’une liaison 4 km

Rayon de giration < 5m

Autonomie sur batterie 8 h (à 12 km/h) Distance sur batteries 100 km (à 12 km/h) Consommation par passsager 18 Wh/km – 0,08 MJ/km

Consommation journalière maximale 120 kWh (soit environ 7€ / jour)

1. A partir de la carte du gisement solaire moyen annuel ci-dessus, déterminer l’énergie moyenne Ws en kWh/m²/an pour la ville de La Rochelle (prendre la limite basse).

2. En déduire l’énergie moyenne annuelle Wa en kWh/an captée par les panneaux photovoltaïques du bus de mer.

3. Toujours à partir de la carte, donner la durée d’ensoleillement ts en h/an pour La Rochelle.

4. En déduire la puissance moyenne solaire Pp en kW captée par les panneaux photovoltaïques.

5. Le rendement moyen des panneaux photovoltaïques poly-cristallin étant η = 15 %, déterminer la puissance électrique moyenne Pe fournie par ces derniers quotidiennement.

6. Calculer le temps moyen d’ensoleillement quotidien tp en h/jour pour La Rochelle.

7. En déduire l’énergie électrique moyenne We en kWh/jour produite par les panneaux photovoltaïques du bus de mer quotidiennement.

8. A partir de la capacité des batteries et de la distance parcourable sur ces dernières, calculer la distance dmax en km parcourue quotidiennement dans le cas d’une consommation journalière maximale.

9. En déduire l’énergie consommée Wc en kWh/km par kilomètre parcouru par le bus de mer dans le cas d’une consommation journalière maximale.

10. En déduire la distance moyenne d en km qu’est capable de parcourir le bus de mer quotidiennement uniquement grâce à l’énergie solaire moyenne captée par ce dernier.

Partie 4 : Principe fondamental de la statique

LEO l’alpiniste se maintient en équilibre contre la paroi rocheuse. Sa masse est de 95 Kg. (tout équipé) 1. Faites le bilan des 3 forces s’exerçant sur LEO

2. Déterminez le point de concours des 3 forces s’exerçant sur LEO 3. Construisez le dynamique des forces.

4. Dressez le tableau de caractéristiques de ces 3 forces.

Action

Point d’application

Droite d’action

Sens Intensité

- action de

-

-

Partie 5 : Le codage

Exerice n°1 : Codage

1. Convertir les valeurs décimales suivantes en binaire.

a) 65 b) 200 c) 254 d) 350 e) 2000 f) 10 000

2. Convertir les valeurs binaires suivantes en décimal

a) 1001100 b) 011010101 c) 110111101111 d) 1010101010101110

3. Convertir les valeurs décimales suivantes en hexadécimal.

a) 65 b) 200 c) 254 d) 350 e) 2000 f)10000

4. Convertir les valeurs hexadécimales non signées suivantes en décimal

a) 100 b) 5F3 c) ABCD d) FE80 e) 1CD45F f) FF0712AC

5. Calculer en décimal les valeurs suivantes :

a) %10001101 b) $9C c) %01101111 d) $D31F e) %1100100110110101

Exercice n°2 : Adressage

a) Ecrivez en binaire les adresses IP 156.78.90.87 et 192.168.23.60

b)

- donnez l’adresse du réseau de classe A, B ou C dans lequel se trouve cette adresse.

- donnez l’adresse de broadcast de ce réseau.