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DÉTAILS DU SEMESTRE 5
M.E. Langues Vivantes 5 (3 ECTS)
M.E. Culture d'Entreprise 5 (3 ECTS)
M.E. Outils de Base pour l'Ingénieur I (11 ECTS)
M.E. Transferts Thermiques (4 ECTS)
▸ ▿ Transferts thermiques (4 ECTS)
Volume horaire :
15h CM / 15h TD / 12hTP
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Objectifs pédagogiques :
Ce cours est une introduction au Transfert de chaleur, essentiellement par conduction. De nombreux exemples seront traités permettant ainsi une bonne compréhension des phénomènes et de comprendre l'importance des conditions aux limites et initiales.
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Programme :
- Généralités sur les phénomènes de transport
- Flux et densité de flux
- Forme générale des lois de transport
- Propriétés de transport : définition et estimation. Viscosité, conductivité thermique, coefficient de diffusion
- Généralités sur le transfert de chaleur
- Modes de transfert
- L'équation de la chaleur
- Conditions aux limites et initiales
- Transfert de chaleur unidimensionnel en régime stationnaire
- Bilan différentiel dans différents systèmes de coordonnées
- Applications pour différents types de conditions aux limites (convection, matériaux composites, isolation …), production interne de chaleur (homogène ou non), conductivité thermique dépendant de la température)…
- Problème de l'ailette. Nombre de Biot
- Introduction au transfert de chaleur instationnaire
- Cas du bloc isotherme.
- Systèmes avec effets spatiaux (Bi >0,1)
- Milieux semi-infinis : Notions sur les transformées de Laplace, Mur semi infini (température ou flux imposés en surface), Mise en contact brusque de deux milieux semi-infinis. Notion d'effusivité
Intitulés des TPs :
- Transfert thermique dans un solide (conduction, nombre de Biot).
- Phénomène de convection (conduction, coefficient convectif, convection naturelle, forcée).
- Capteurs de température (thermocouples J et K, Sonde Pt, calibration, temps de réponse).
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Bibliographie :
[1] J.P. Holman, Heat Transfer, SI Metric Edition, Mc Graw-Hill, 1989.
[2] F.P. Incropera & D.P. De Witt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, 3ième édition, John Wiley & Sons, 1990.
[3] J.F. Sacadura, Initiation aux transferts thermiques, Tec Doc, 1993.
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M.E. Thermodynamique (6 ECTS)
▸ ▿ Thermodynamique générale (3 ECTS)
Volume horaire :
10,5h CM / 10,5h TD / 12h TP
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Objectifs pédagogiques :
La thermodynamique est un outil central de l'énergétique. L'objectif de ce module est de présenter les concepts de base de la thermodynamique.
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Programme :
- Notions de base : travail, chaleur, énergie
- Le 1er principe de la thermodynamique en système fermé : équivalence chaleur- travail, énergie interne, applications (détente, compression, Cp, Cv, énergie interne d'un gaz parfait).
- Les 2nd et 3ième principes en système fermé : fonction entropie, applications au gaz parfait, rendement.
- Extension des principes aux systèmes ouverts.
Intitulés des TPs :
- TP1 : Calorimètrie
- TP2 : Cycle de Carnot - Moteur interne
- TP3 : Moteur Stirling
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Bibliographie :
[1] S.I. Sandler, Chemical and engineering thermodynamics, Wiley, 3rd Ed, 1999.
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▸ ▿ Cycles thermodynamiques (3 ECTS)
Volume horaire :
10,5h CM / 10,5h TD / 12h TP
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Objectifs pédagogiques :
Introduction de la notion de cycle thermodynamique. Illustration de cette notion comme élément central de la conception de machines thermodynamiques. Revue des cycles et machines thermodynamiques les plus courants. Applications à l'évaluation de performances.
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Programme :
- Rappel et compléments de thermodynamique
- Rappels sur les principes en système ouvert et fermé
- Énergie
- Diagrammes et coordonnées de représentation des transformations thermodynamiques
- Les différents diagrammes
- Compléments sur les gaz, fluides réels
- Équations d'état des fluides réels, grandeur résiduelles
- Les grands cycles thermodynamiques classiques :
- Cycles moteurs : Carnot, Rankine, Beau de Rochas, Hirn, Stirling, etc.
- Cycles frigorifiques
- Cycles de pompes à chaleur
- Cycles à plusieurs fluides
- Les cycles thermodynamiques combinés
- Cycles à plusieurs fluides
- Cycles combinés pour la cogénération
- …
Intitulés des TPs :
Modélisation sous le logiciel Thermoptim© de systèmes énergétiques de base (Pompe à chaleur, Turbine à gaz, …) et construction des diagrammes thermodynamiques correspondants.
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M.E. Électrochimie (3 ECTS)
▸ ▿ Électrochimie corrosion (3 ECTS)
Volume horaire :
15h CM / 15h TD / 12h TP
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Objectifs pédagogiques :
Il s'agit de présenter les notions de base de l'électrochimie. On s'attachera à présenter ces notions en lien avec (i) les autres disciplines scientifiques, (ii) les aspects expérimentaux (permettant par exemple de les mettre en évidence), et (iii) les applications (électrochimie industrielle ou analytique notamment).
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Pré-requis :
Notions d'atomistique (électronégativité), de chimie des solutions (concentration, nombre de moles, pH, diffusion ionique), d'électricité (résistance, tension, conduction ionique (conductivité) et conduction électrique (courant)). Notions de thermodynamique (potentiel chimique, activité, constantes d'équilibre, enthalpie libre).
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Programme :
- Thermodynamique
- Introduction
- Rappels :
Équilibres chimiques, constante d'équilibre.
Loi d'action de masse.
Types de réactions en solution.
- Réactions d'oxydo-réduction (redox) :
Définitions.
Eau solvant - Loi de l'équilibre chimique et conductimétrie.
Degré d'oxydation.
Potentiel redox et équation de Nernst.
Prévisions de réactions.
Domaine de prédominance et d'existence.
- Réactions complètes :
Réactions de formation de complexes.
Définitions.
Constante de dissociation, pX.
Complexes peu solubles.
Domaines de prédominance et d'existence.
- Réactions acide-base :
Définitions.
Comparaison avec les complexes.
Domaines de prédominance.
Hydroxydes et oxydes.
- Diagrammes de Pourbaix (Potentiel-pH). Applications à la corrosion.
- Cinétique électrochimique
- Rappels de cinétique chimique.
- Transport de matière : systèmes rapides.
- Transfert d'électrons, relation de Butler-Volmer.
- Application à la corrosion.
- Systèmes couplés.
- Lutte anti-corrosion
Intitulés des TPs :
- TP1 : Voltamétrie sur électrode de platine, solutions de ferricyanure et Ferrocyanure.
- TP2 : Oxydation de l'aluminium.
- TP3 : Étude de systèmes lents : réduction des ions H+ et oxydation des métaux.
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Bibliographie :
[1] P. Atkins & J. De Paula, Chimie Physique, 4ième Édition, De Boeck edt, 2013.
[2] P. Grécias & R. Didier, Chimie générale, Cours et Exercices résolus, 7ième Édition, Éditions Tec et Doc.
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DÉTAILS DU SEMESTRE 6
M.E. Langues Vivantes 6 (3 ECTS)
M.E. Culture d'Entreprise 6 (3 ECTS)
M.E. Sciences pour l'ingénieur I (4 ECTS)
▸ ▿ Méthodes numériques (1 ECTS)
Volume horaire :
12h CM / 12h TD / 16h TP
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Objectifs pédagogiques :
Acquérir les notions fondamentales sur les techniques de résolution numérique des équations différentielles ordinaires et des équations aux dérivées partielles.
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Programme :
- Équations différentielles ordinaires
- Définition des EDO - Rappel.
- Le Problème de Cauchy.
- Principe général des méthodes numériques.
- Propriétés des méthodes numériques.
- Principales méthodes numériques.
- Méthodes à un pas (Euler, Cranck-Nicholson, Runge et Kutta).
- Méthodes à pas multiples (Nystrom, Adams-Bashforth-Moulton, Gear).
- Différences finies.
- Conditions de stabilité.
- Équations aux dérivées partielles
- Les trois classes d'EDP : parabolique, elliptique et hyperboliques.
- Les classes de méthodes numériques : différences finies, volumes finis, éléments finis.
- Méthodes numériques pour les équations elliptiques : (D.F. - E.F. - V.F.).
- Méthodes numériques pour les équations paraboliques: (D.F. - V.F.).
- Méthodes numériques pour les équations hyperboliques: (D.F. - V.F.).
Intitulés des TPs :
- TP1 : E.D.O., résolution du problème du pendule pesant avec viscosité (avec Matlab).
- TP2 : E.D.O. (suite : Modèle du bruxelateur en chimie). E.D.P. (Différences finies pour l'équation de la chaleur avec Matlab).
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Bibliographie :
[1] Polycopié : Introduction à la résolution des E.D.O. par F. Cuvelier.
[2] Polycopié : Introduction à la résolution d'E.D.P. par des approximations aux différences finies par F. Cuvelier.
[3] Polycopié : Introduction à Matlab par F. Cuvelier.
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▸ ▿ Probabilités - Statistiques (2 ECTS)
Volume horaire :
19,5h CM / 18h TD
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Objectifs pédagogiques :
Initiation à la théorie des probabilités - Sensibilisation aux techniques statistiques appliquées à la mesure expérimentale, à l'estimation des erreurs et à la prise de décision à partir d'échantillons.
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Programme :
Probabilités
- Les espaces probabilistes.
- Les variables aléatoires continues et discrètes.
- Lois multidimensionnelles.
- Convergences probabilistes.
Statistiques
- Notion d'erreur de mesure et d'incertitude.
- Notions de base : variable aléatoire, lois de probabilité, théorème central limite.
- Échantillonnage et statistique descriptive.
- Estimation ponctuelle et par intervalle.
- Tests d'hypothèses et prise de décision sur échantillons. Analyse de variance.
Valeurs aberrantes. Corrélation et régression.
- Traitement statistique des données.
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▸ ▿ Outils numériques pour l'ingénieur (1 ECTS)
Volume horaire :
12h TP
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Objectifs pédagogiques :
Introduction aux outils de calcul et graphique proposés par le logiciel Excel.
Traiter un grand nombre de problèmes courants de l'ingénieur en utilisant ces outils.
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Programme :
- Bases d'Excel
- Cellules et plages
- Formules et fonctions
- Graphiques sous Excel
- Graphiques
- Graphiques statistiques
- Calculs dans Excel
- Calcul matriciel
- Solveur Excel
- Calcul des suites
- Tableaux croisés dynamiques
- Les macros
- Macros Excel
- Boite à outil Formulaire
- Le VBA
- Visual Basic pour applications
- Le langage basic : les structures
- Le langage basic : les fonctions
- La boîte à outil VBA
Intitulés des TPs :
- Récupération de chaleur sur les fumées industrielles
- Cycle de combustion moteur
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Bibliographie :
[1] P. Bellan, Excel pour l'ingénieur, Technosup, Ellipse.
[2] D. Roux, VBA pour Excel : Bibliothèque mathématique avec applications pratiques, Ed. Ellipses Marketing, 2010.
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M.E. Sciences physiques (4 ECTS)
▸ ▿ Physique : Electrocinétique/Optique (2 ECTS)
Volume horaire :
13,5h CM / 13,5h TD
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Objectifs pédagogiques :
Harmonisation en optique géométrique/ondulatoire et en électricité
A l'issu du module de physique l'étudiant sera capable de :
- En électricité :
- Comprendre et utiliser les différentes lois relatives aux circuits continu, sinusoïdal monophasé et triphasé.
- Identifier qu'un réseau est pollué et de déterminer les grandeurs caractéristiques et solutions.
- Maitriser la mesure des grandeurs électriques (AC-DC, RMS, TRMS…)
- En optique :
- Objectif : Aller un peu plus loin que l'optique géométrique en abordant les principaux phénomènes optiques liés à l'interaction matière-rayonnement (réfraction/réflexion, absorption, dispersion, diffusion)
- En particulier : Calcul des coefficients de réfraction en fonction de l'angle d'incidence et de la polarisation de la lumière, loi de Beer Lambert pour l'absorption, calcul de transmission sur des systèmes optiques complexes.
- Notions de photométrie visuelle.
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Pré-requis :
Optique : optique géometrique, loi de la réfraction/réflexion (loi de Snell-Descartes), formule de conjugaison des lentilles minces.
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Programme :
- Électricité :
- Courant continu (Sources tension et courant - Dipôles - Lois d'Ohm, Kirchhoff - Théorèmes de Thèvenin, Norton, Millman, superposition - Puissance)
- Courant Alternatif (Monophasé et triphasé - Impédance complexe - Fresnel - Puissances - Boucherot - Mesures électriques)
- Harmoniques (Générateurs de pollution harmonique - Différentes formules : THD… - Lecture d'un relevé harmonique et application - remèdes)
- Optique :
- Optique géométrique : formule de conjugaison pour les lentilles minces et les miroirs sphériques.
- Nature de la lumière (caractéristiques d'une onde transverse, vitesse, polarisation)
- Interaction matière-rayonnement : notion d'indice
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▸ ▿ Mécanique des solides déformables (2 ECTS)
Volume horaire :
15h CM / 15h TD
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Objectifs pédagogiques :
L'objectif de ce cours est d'apprendre à décrire (modéliser) les transformations subies par un solide qu'il soit rigide ou déformable dans un référentiel donné. On mettra en place d'abord les outils mathématiques (basées sur les lois de la physique) qui permettent de décrire le mouvement (sans déformation) d'un système matériel qu'il s'agisse d'un point ou un ensemble de points matériels voire un solide. Ce système matériel interagit en général avec son environnement à travers des conditions de liaison ou contact et des forces appliquées qu'il conviendra de représenter. Ensuite, on abordera la notion de déformations (petites) subies par un système matériel sous l'effet de sollicitations extérieures, on représentera les efforts (contraintes) développés par le solide pour résister à ces sollicitations extérieures, et on donnera le lien qui existe entre ces efforts et les déformations (dans le cadre de l'élasticité linéaire isotrope). Le cas particulier d'un solide se présentant sous forme d'une poutre (forme très répandue dans les systèmes industriels) fera l'objet d'un intérêt/examen particulier.
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Programme :
- Bases, repères et référentiels.
- Cinématique et cinétique du point et du solide.
- Statique et dynamique des solides.
- Solide en rotation autour d'un axe de direction fixe.
- Vecteur contrainte et tenseur des contraintes.
- Équation d'équilibre.
- Tenseur des déformations.
- Loi de comportement linéaire élastique isotrope.
- Étude de sollicitations simples et composées.
- Approches énergétiques.
- Application au dimensionnement de poutres soumises à différents types de sollicitations.
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Bibliographie :
[1] J-P. Pérez, Mécanique. Fondements et Applications, 7ième édition, Dunod, 2014.
[2] P. Agati et al., Mécanique du solide. Applications industrielles, 2ième édition, Dunod, 1996.
[3] J. Salençon, Mécanique des Milieux Continus, Tomes I : Concepts généraux, Ellipses, Édition École Polytechnique, 2005.
[4] J. Salençon, Mécanique des Milieux Continus, Tomes II : Thermoélasticité, Ellipses, Édition École Polytechnique, 2008.
[5] J. Salençon, Mécanique des Milieux Continus, Tomes III : Milieux curvilignes, Ellipses, Édition École Polytechnique, 2004.
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M.E. Mécaniques (4 ECTS)
▸ ▿ Mécanique des fluides I (4 ECTS)
Volume horaire :
18h CM / 18h TD / 32h TP
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Objectifs pédagogiques :
Acquérir les bases de l'hydrostatique et applications aux calculs des paramètres d'états, des forces et contraintes sur des fluides incompressibles. Acquérir les bases de la cinématique des fluides et maitriser en particulier les représentations lagrangienne et eulérienne. Maitriser le théorème de Bernoulli pour les fluides parfaits incompressibles. Mise en œuvre des bilans locaux de masse et de quantité de mouvement pour caractériser un écoulement donné en déterminant en particulier le profil des vitesses.
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Programme :
- Les outils mathématiques de la mécanique des fluides
- Introduction à la mécanique des fluides
- Définition d'un fluide
- Propriétés d'un fluide
- Notion de milieu continu
- Statique des fluides
- Forces volumiques - Forces surfaciques
- Relation fondamentale de la statique des fluides
- Forces volumiques autre que le poids
- Poussée d'Archimède
- Cinématique des fluides
- Particule fluide
- Représentations de Lagrange et d'Euler
- Bilan de matière - Equation de continuité
- Fonction courant
- Écoulement irrotationnels - Potentiel des vitesses
- Dynamique des fluides parfaits incompressibles
- Principe fondamental de la dynamique, équation d'Euler
- Équation de Bernoulli
- Applications
- Dynamique des fluides visqueux
- Forces de surface - Tenseur des contraintes visqueuses
- Application du principe fondamental de la dynamique
- Fluide newtonien et équation de Navier Stokes
- Régimes d'écoulement (transition laminaire / turbulent, introduction du nombre de Reynolds)
Intitulés des TPs :
- TP salle : Étude du régime d'écoulement.
- TP salle : Chute de bille - Étude de la viscosité.
- TP info : Écoulement de Poiseuille (Fluent).
- TP info : Écoulement Rétrécissement/élargissement (Fluent).
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Bibliographie :
[1] I.L. Ryhming, Dynamique des fluides, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 3ième édition, 2004.
[2] S. Candel, Mécanique des fluides, 2ième édition, Dunod, 1996.
[3] R. Comolet, Mécanique expérimentale des fluides, Dunod, 2002.
[4] F. White, Fluid Mechanics, McGraw Hill, 2003.
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M.E. Matériaux (4 ECTS)
▸ ▿ Matériaux : structure, propriétés d'usage et procédés d'élaboration (2 ECTS)
Volume horaire :
17h CM / 17h TD / 4h TP
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Objectifs pédagogiques :
L'objectif de ce cours est d'apporter une connaissance de base des propriétés d'usage de matériaux en lien avec l'énergétique. Les principaux types de matériaux sont considérés. On fera le lien propriétés/microstructures/élaboration. Des Travaux Dirigés, ainsi que des Travaux Pratiques sont proposés pour compléter la formation.
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Programme :
- Les différentes classes de matériaux sont présentées : métaux, céramiques, composites, verres, polymères ainsi que leurs propriétés spécifiques et domaines d'application.
- Microstructures des différentes classes de matériaux. Utilisation des diagrammes des phases pour élaborer/ interpréter les microstructures.
- Notions fondamentales sur quelques propriétés des matériaux en lien avec les problèmes d'énergétique :
- Propriétés thermiques : Chaleur spécifique, conductivité thermique - dilatation thermique - contraintes thermiques.
- Propriétés électriques : conducteurs, semi-conducteurs, diélectriques - les conducteurs ioniques - les supraconducteurs.
- Comportement mécanique des métaux, céramiques, polymères et composites.
Intitulés des TPs :
Tests d'identification de plastiques courants-Caractérisation d'une céramique par diffraction X - Pycnométrie.
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Bibliographie :
[1] W. D. Callister Jr, Science et Génie des Matériaux, Dunod, 2001.
[2] J.P. Bailon & J.M. Dorlot, Des Matériaux, Presses Polytechnique de Montréal, 2000.
[3] J.F. Shackelford, Introduction to Materials Science for Engineers, 8th ed, Pearson, 2014.
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▸ ▿ Transport thermoélectronique dans les solides (2 ECTS)
Volume horaire :
15h CM / 15h TD / 8h TP
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Objectifs pédagogiques :
Le cours est destiné à comprendre les bases des phénomènes de transport électrique et thermique dans les solides.
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Programme :
- Modèle des électrons libres (Modèle de Drude).
- Semi-conducteurs et jonction P-N.
- Transport thermique : équation de la chaleur ; applications.
- Transport Thermoélectrique (effets Seebeck, Peltier, Thomson) et applications.
- Introduction à la supraconductivité.
Intitulés des TPs :
- Mesure de résistivité de matériaux en couches minces par la méthode des quatre pointes.
- Effet Hall et Magnétorésistance.
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Bibliographie :
[1] J. Cazaux, Initiation à la physique du solide, Elsevier Masson, 1989.
[2] J.D. Chatelain, Dispositifs à semiconducteurs, Dunod, 1987.
[3] M.N. Sanz & B. Salamito, Physique tout-en-un.
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M.E. Chimie (4 ECTS)
▸ ▿ Combustion (2 ECTS)
Volume horaire :
12h CM / 12h TD
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Objectifs pédagogiques :
Cinétique formelle : loi de Gudberg et Waage, théorie du complexe activé et loi d'Arrhénius, AEQS. Introduction à l'étude des réactions chimiques composées. Eléments de catalyse hétérogène Energétique et cinétique de la combustion, calcul de pouvoirs calorifiques, de température de flamme. Introduction aux phénomènes d'ignitions spontanée et contrôlée.
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Programme :
- Réactivité : Notions générales de cinétique
- Rappels : Notion de vitesse de réaction, de loi de vitesse, d'actes élémentaires.
- Cinétique et catalyse hétérogène.
- Cinétique formelle : modèles chimiques et schémas cinétiques.
- Réactivité appliquée à la combustion :
- Thermodynamique de la combustion.
- Cinétique chimique de la combustion.
- Phénomènes d'inflammation.
- Formation de polluants.
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Bibliographie :
[1] G. Schacchi, Cinétique et Catalyse, Tec et Doc, 1996.
[2] B. Frémeaux, Eléments de cinétique et de catalyse, Tec et Doc, 1998.
[3] B. Gilot, Cinétique et catalyse hétérogènes, Technosup-Ellipses, 2004.
[4] M. Guisnet, Réactions et réacteurs chimiques, Technosup-Ellipse, 2007.
[5] P. Arquès, La Combustion, Technosup-Ellipse, 2004.
[6] J. Warnatz, Combustion, 4th Edition, Springer, 2006.
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▸ ▿ Thermochimie (2 ECTS)
Volume horaire :
13,5h CM / 13,5h TD
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Objectifs pédagogiques :
L'objectif de ce module est de présenter :
- La thermodynamique appliquée aux équilibres lors des réactions chimiques.
- L'étude des solutions et les principales approximations
- Les principales lois s'appliquant aux changements de phases.
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Programme :
- Équation-bilan
- Caractéristiques thermodynamiques des équations-bilan
- Thermochimie
- Évolution spontanée d'une réaction chimique. Constante d'équilibre
- Équilibre, terme d'une réaction chimique
- Transitions de phase (Règle des phases de Gibbs, transformation physique d'un corps pur, mélange binaire, classification des transitions de phases, aspect dynamique des transitions de phases)
- Conditions d'équilibre et de stabilité d'un système
- Transformations de phases dans les systèmes
- Caractéristiques des transformations de phase
- Transformations du premier ordre thermodynamique
- Grandeurs thermodynamiques de mélange et modèles de solution
- Équilibres de phases dans un système binaire
- Équilibre phase liquide - phase vapeur parfaite
- Phénomène de démixtion
- Équilibre de phases solide-liquide
- Équilibre de phases solide-solide
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Bibliographie :
[1] A. Gruger, Thermodynamique et équilibres chimiques : Cours et exercices corrigés, 2ième édition, Dunod, 2004.
[2] M.A. Oturan & M. Robert, Thermodynamique chimique, EDP Sciences, 1997.
[3] C.K.W. Friedli, Chimie générale pour l'ingénieur, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 2002.
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M.E. Projet I (4 ECTS)
▸ ▿ Projet Bibliographique - PB (4 ECTS)
Volume horaire :
50h Projet
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Objectifs pédagogiques :
L'objectif de ce module est de se familiariser avec l'utilisation et la production de documents scientifiques. Un premier volet conduira à d'apprendre à rechercher, manipuler et utiliser la documentation scientifique. Dans un deuxième volet, l'étudiant sera amené à synthétiser ses recherches sous forme de rapport scientifique et à les exposer oralement à l'occasion d'une soutenance.
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Programme :
Une introduction à la recherche documentaire est effectuée par Fanny Bouttefort, bibliothécaire du campus de Villetaneuse.
Les étudiants doivent réaliser un travail bibliographique sur une thématique spécifique de l'Energétique à partir de recherches bibliographiques et si possible d'une interview d'un professionnel du domaine.
L'ensemble de ce projet sera présenté sous la forme de :
- Un rapport en langue française d'environ 15 pages maximum (sans annexes)
- Un rapport en langue anglaise d'environ 15 pages maximum (sans annexes)
- Une présentation orale en français ou anglais d'une durée de 10 minutes suivie par 5 minutes de question
Ce travail sera encadré par un enseignant, chargé d'orienter les recherches des étudiants, d'apporter des conseils sur la rédaction du rapport et du support oral ainsi que d'évaluer l'implication des étudiants.
L'évaluation s'appuiera sur une appréciation de la participation active (1/3), le rapport
de projet bibliographique (1/3) et la présentation orale (1/3).
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DÉTAILS DU SEMESTRE 7
M.E. Langues Vivantes 7 (3 ECTS)
M.E. Culture d'Entreprise 7 (3 ECTS)
M.E. Mécanique des fluides (6 ECTS)
▸ ▿ Mécanique des fluides II (4 ECTS)
Volume horaire :
18h CM / 18h TD / 12h TP
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▸ ▿ Systèmes de gestion de fluides (2 ECTS)
Volume horaire :
7,5h CM / 7,5h TD / 6h TP
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Objectifs pédagogiques :
Bien dimensionner un conduit et une pompe dans un réseau hydraulique ou aéraulique, que l'on fasse de la plomberie artisanale ou l'étude d'un réseau industriel, est un problème incontournable. L'objectif de ce cours est d'apprendre aux étudiants à concevoir et gérer un réseau de distribution de fluides (liquides ou gaz).
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Pré-requis :
Cours de mécanique des fluides du S6 (Statique des fluides, conservation de la masse, loi des courants, Théorème de Bernoulli, Théorème d'Euler)
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Programme :
- Généralités sur les fluides
- Écoulement en conduite : Régime d'écoulement. Longueur d'établissement. Équation de Bernoulli (fluide parfait). Théorème d'Euler. Notion de charge. Équation de Bernoulli généralisée.
- Perte de charge linéaire en régime laminaire
- Perte de charge linéaire en régime turbulent
- Pertes de charge singulières
- Réseaux de canalisation
- Installation de pompage : Courbe caractéristique. Point de fonctionnement. Couplage de pompes. Cavitation - NPSH
Intitulés des TPs : Dimensionnement des pompes pour un réseau de pompage (logiciel Mecaflux©)
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Bibliographie :
[1] J. Bouteloup, M. Le Guay, J. Ligen, Distribution des fluides : Introduction à la mécanique des fluides et à la thermodynamique, Collection Climatisation, Conditionnament d'air, Edition Parisiennes, 2002.
[2] J. Bouteloup, M. Le Guay, J. Ligen, Distribution des fluides : Hydraulique et aéraulique, Collection Climatisation, Conditionnament d'air, Edition Parisiennes, 2002.
[3] R. Comolet, Mécanique expérimentale des fluides, Tome 1 : Statique et dynamique des fluides non visqueux, Dunod, 2002.
[4] R. Comolet, Mécanique expérimentale des fluides, Tome 2 : Dynamique des fluides réels, turbomachines, 4ième édition, Dunod, 2006.
[5] R. Comolet, Mécanique expérimentale des fluides, Tome 3 : Recueil d'exercices corrigés avec rappels de cours, 5ième édition, Dunod, 2003.
[6] R. Joulié, Mécanique des fluides appliquée, Ed. Ellipses Marketing, 1998.
[7] A. Lallemand, Ecoulements en conduite - Réseaux, Techniques de l'Ingénieur BE 8161.
[8] J. Poulain, Choix des pompes et conception du circuit, Techniques de l'Ingénieur J2910.
[9] L. Martin, Pompes et moteurs, Techniques de l'Ingénieur BM6031.
[10] J. Bonnin, Ecoulements des fluides dans les tuyauteries, Techniques de l'Ingénieur.
[11] D. Roux, VBA pour Excel : Bibliothèque mathématique avec applications pratiques, Ed. Ellipses Marketing, 2010.
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M.E. Énergie radiative (6 ECTS)
▸ ▿ Rayonnement (3 ECTS)
Volume horaire :
12h CM / 12h TD / 8h TP
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Objectifs pédagogiques :
Donner des notions solides de photométrie (unités, grandeurs, lois) et de physique des sources lumineuses (corps noir en particulier), appuyées sur des exemples et exercices concrets, pour permettre de comprendre et dimensionner des installations d'éclairage ou de chauffage basées sur l'utilisation de rayonnement.
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Pré-requis :
Physique (S6)
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Programme :
- Introduction à la photométrie :
Généralités sur la lumière, Unités (flux, intensité, luminance, éclairement, émittance…), grandeurs énergétiques et visuelles, collection de flux.
- Corps Noir et Sources de lumière :
Rayonnement thermique, Loi du corps Noir, loi de Wien, de Stefan, sources thermiques naturelles et artificielles, sources luminescentes, lasers.
Intitulés des TPs :
- Thermographie Infrarouge (4h)
- Photométrie, Corps Noir et effet de serre (4h)
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▸ ▿ Solaire photovoltaïque (3 ECTS)
Volume horaire :
15h CM / 15h TD / 6h TP
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Objectifs pédagogiques :
Ce cours donne aux élèves les notions de bases sur la source d'énergie solaire. Après une partie introductive décrivant les fondamentaux du rayonnement solaire et de sa collection à l'échelle terrestre, on développera la démarche de dimensionnement d'une installation solaire thermique d'une part, photovoltaïque d'autre part. Le cours sera illustré par des exemples concrets d'applications.
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Programme :
- Introduction (gisement solaire)
- Origine et caractéristiques de l'énergie solaire
- Le couple Terre-Soleil
- Réception terrestre de l'énergie solaire
- Systèmes solaires thermiques
- Éléments de construction et de rendement d'un capteur plan - Analyse du système transitoire
- Description des capteurs à concentration (sphérique, parabolique, cylindro-parabolique)
- Applications à basse température (Eau chaude sanitaire, chauffage des locaux, froid solaire, séchage solaire) - Introduction à l'analyse économique des systèmes
- Application aux centrales solaires
- Systèmes solaires photovoltaïques
- Rappel sur la conversion photovoltaïque - Fonctionnement de la jonction photovoltaïque
- Technologies des panneaux solaires photovoltaïques
- Générateurs photovoltaïques autonomes (conception d'un système et étude de cas pratiques)
- Installations photovoltaïques connectées au réseau (composants et technologie, analyse de coûts, exemples de réalisations)
Intitulés des TPs :
- Introduction au dimensionnement d'une installation solaire thermique (Logiciel Transol 3.0©)
- Introduction au dimensionnement d'une installation solaire photovoltaïque (Logiciel PVsyst 5.0©)
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Bibliographie :
[1] J. Bernard, Énergie solaire : Calculs et optimisation, Ed. Ellipses Marketing, 2004.
[2] J.A. Duffie, Solar engineering of thermal processes, Wiley, 2006.
[3] A. Labouret, Énergie solaire photovoltaïque, Dunod, 2009.
[4] L.P. Hayoun et A. Arrigoni, Les installations photovoltaïques, Eyrolles, 2011.
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M.E. Thermodynamique Appliquée (3 ECTS)
▸ ▿ Machines thermiques (3 ECTS)
Volume horaire :
12h CM / 12h TD / 3h TP
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Objectifs pédagogiques :
Principes de fonctionnement des différents types de machines frigorifiques et pompes à chaleur. évaluation des performances énergétiques. Analyse énergétique des systèmes. Description de la méthodologie d'analyse et de conception de ces systèmes.
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Programme :
- Théorie de fonctionnement :
Cycles thermodynamiques.
Machines à compression mécanique de vapeur et machines à sorption.
Analyses énergétique et exergétique.
Fluides frigorigènes.
- Technologie et classification des PAC :
Technologies des composants.
Les climatiseurs réversibles.
Les pompes à chaleur sur air extérieur- Eau (de chauffage).
Les pompes à chaleur géothermiques.
- Limites et applications des PAC : Dimensionnement.
Intitulés des TPs :
Logiciel de simulation (Thermoptim©) - cycles de pompes à chaleur
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Bibliographie :
[1] L. Borel, Energétique, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes.
[2] J. Bernier, La pompe à chaleur mode d'emploi, PYC Editions, 1979.
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M.E. Génie électrique (7 ECTS)
▸ ▿ Électronique de puissance (3,5 ECTS)
Volume horaire :
15h CM / 15h TD / 16h TP
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Objectifs pédagogiques :
L'objectif du cours est d'apporter les connaissances nécessaires à l'étude des convertisseurs d'électronique de puissance utilisés dans de nombreuses applications industrielles : variation de vitesse pour les machines électriques, modulation de puissance, gestion efficace des flux d'énergie (ENR, réseaux, …). La simulation et modèles et les expérimentations en laboratoire seront privilégiées.
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Pré-requis :
Lois de l'électrocinétique
Notion de « source »
Composants électriques passifs
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Programme :
Introduction à l'électronique de puissance (sources de tension et de courant, règles d'interconnexion, cellule de commutation, définition, synthèse et association des convertisseurs, applications).
Les interrupteurs (types, caractéristiques et critères de choix, pertes).
Conversion AC/DC : redresseurs non commandés et commandés. Applications.
Conversion AC/AC : gradateurs à découpage de phase et trains d'ondes. Applications.
Conversion DC/DC : hacheurs série, parallèle, structures directes et indirectes, 1Q, 2Q et 4Q. Applications. Alimentation à découpage : applications.
Conversion DC/AC : onduleurs autonomes et assistés. Applications.
Intitulés des TPs :
- TP associations hacheurs + MCC (banc d'essai)
- TP association redresseur-onduleur triphasé + MAS (application à une station de pompage / efficacité énergétique avec VEV)
- TP association onduleur triphasé + MSAP (application à la traction électrique sur VAE)
- TP étude de gradateurs monophasé et triphasé (applications à l'éclairage / au chauffage)
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Bibliographie :
[1] G. Séguier, F. Labrique & R. Baussière, électronique de puissance : Cours et exercices corrigés, 8ième édition, Dunod, 2004.
[2] C. François, R. Dardevet & P. Soleilhac, Génie électrique IUT-BTS-CPGE (TSI et ATS) écoles d'Ingénieurs : électronique Analogique électronique Numérique Exercices et Problèmes Corrigés, Ellipses, 2006.
[3] J. Laroche, Electronique de puissance Convertisseurs : Cours et exercices corrigés, Dunod, 2005.
[4] A. Cunière, G. Feld & M. Lavabre ; Électronique de puissance : de la cellule de commutation aux applications industrielles, Ed. Casteilla, 2012.
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▸ ▿ Réseaux et Machines électriques (3,5 ECTS)
Volume horaire :
15h CM / 15h TD / 16h TP
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Objectifs pédagogiques :
Ce module a pour objectif d'apporter les connaissances nécessaires à l'étude des convertisseurs électromagnétiques (machines électriques tournantes et statiques) par le bais de l'identification des paramètres, la modélisation, la simulation et les essais-mesures en laboratoire sur des systèmes réels. Ces convertisseurs d'énergie électrique sont présents dans de nombreuses applications : production de l'énergie électrique (alternateurs, génératrices), transport et distribution de l'énergie électrique (transformateurs), utilisation efficace de l'énergie électrique (pompage, ventilation, levage, traction, …). En lien avec le cours d'électronique de puissance.
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Pré-requis :
Lois de l'électrocinétique.
Etude des réseaux électriques en régime sinusoïdal.
Calculs avec les outils mathématiques complexes.
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Programme :
- Rappel des notions fondamentales de puissance et énergie en régimes monophasé, triphasé et polyphasé, en régimes sinusoïdal et non sinusoïdal. Etude des réseaux équilibrés et déséquilibrés. Compensation d'énergie réactive et solutions anti-harmoniques. Suivi et gestion des consommations d'énergie électrique.
- Electromagnétisme : notions de circuits magnétiques, de couplage, d'énergie magnétique emmagasinée, pertes…
- Transformateurs : technologies des transformateurs monophasés et triphasés. Notions de transformateur parfait, de transformateur réel et de rendement d'un transformateur. Modèles, caractéristiques et couplage.
- Machines synchrones : notion de champ tournant. Technologies des machines à pôles lisses et à pôles saillants, à rotor bobiné ou à aimants permanents. Modèles et caractéristiques de fonctionnement en régime non saturé ou en régime de saturation uniforme (RMI). Démarrage, de freinage et de variation de vitesse. Applications à la production d'électricité (alternateur) et à la traction électrique (MSAP).
- Machines asynchrones : technologies des machines à rotors à cage d'écureuil et bobiné. Modèles et caractéristiques. Démarrage, freinage et de variation de vitesse. Utilisation efficace (loi de commande économie d'énergie, VEV, moteurs haut rendement, …). Applications à l'entraînement et à la production d'électricité.
Intitulés des TPs :
Essais et mesures pour déterminer les caractéristiques, les performances mais aussi pour valider les modélisations :
- TP Quantification des puissances absorbées par un récepteur triphasé équilibré ou non alimenté par un transformateur triphasé. Compensation et phénomène de résonance
- TP Prédétermination des caractéristiques d'un transformateur monophasé
- TP Production d'énergie électrique en site isolé avec un alternateur synchrone
- TP Production photovoltaïque et gestion de l'énergie électrique en site isolé
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Bibliographie :
[1] B. Saint-Jean, Électrotechnique et machines électriques, Ed. Eyrolles.
[2] G. Séguier & F. Notelet, électrotechnique industrielle, 3ième édition, Tec & Doc Lavoisier, 2005.
[3] M. Marty, D. Dixneuf & D. Garcia Gilabert, Principes d'électrotechnique : Cours et exercices corrigés, Dunod, 2005.
[4] L. Lasne, Electrotechnique et énergie électrique, 2ième édition, Dunod, 2013.
[5] L. Lasne, Exercices et problèmes d'électrotechnique: Notions de base, réseaux et machines électriques, 2ième édition, Dunod, 2011.
[6] Guides techniques et documentations des constructeurs : Techniques de l'Ingénieur, Siemens, Schneider Electric, ABB, Leroy-Somer, …
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M.E. Dessin industriel (2 ECTS)
▸ ▿ Dessin industriel (2 ECTS)
Volume horaire :
18h TP
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Objectifs pédagogiques :
L'objectif de cette formation est de permettre aux étudiants de maîtriser les outils de base et fonctions fondamentales du logiciel Autocad, nécessaires pour la création de dessins techniques 2D à usage professionnel.
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Pré-requis :
Cette formation est destinée aux utilisateurs débutants. Il n'est donc pas nécessaire d'avoir de connaissances préalables en Autocad. Une bonne maîtrise de l'environnement Windows et des notions de dessin technique sont nécessaires pour apprécier les potentialités du logiciel.
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Programme :
Les sessions seront composées de cours théoriques illustrés d'exercices pratiques encadrés.
Un projet fil rouge sera mené tout au long des sessions pour permettre aux étudiants de concrétiser les apports de la formation.
Intitulés des TPs :
Les thèmes suivants seront abordés au fil des TP :
- Présentation générale du logiciel
- Environnement de travail
- Espace de dessin 2D
- Outils de dessin et d'édition
- Structuration des données
- Habillage du dessin
- Mise en page et impression
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Bibliographie :
[1] O. Le Frapper, AutoCAD 2014 - Conception, dessin 2D et 3D, présentation - Tous les outils et fonctionnalités avancées, Editions Eni, 2013.
[2] D. Byrnes, Autocad pour les nuls, Ed. First Interactive, 2013.
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DÉTAILS DU SEMESTRE 8
M.E. Langues Vivantes 8 (3 ECTS)
M.E. Culture d'Entreprise 8 (3 ECTS)
M.E. Systèmes thermiques (8 ECTS)
▸ ▿ Bilans thermiques (1 ECTS)
Volume horaire :
12h Projet
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Objectifs pédagogiques :
Décloisonnement des cours de Transferts Thermiques, Rayonnement, Transfert convectif, Mécanique des fluides.
Approche globale de problématiques énergétiques complexes
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Pré-requis :
Transferts Thermiques (S5), Transferts convectifs (S7), Rayonnement (S7)
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Programme :
Étude de cas :
- Étude d'un thermocouple
- Bilan sur un satellite
- Étude thermique d'un logement
- Isolation d'une conduite
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Bibliographie :
[1] J. Taine, F. Enguehard & E. Iacona, Transferts thermiques : Introduction aux transferts d'énergie, 5ième édition, Dunod, 2014.
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▸ ▿ Échangeurs thermiques (2 ECTS)
Volume horaire :
9h CM / 9h TD / 6h TP
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Objectifs pédagogiques :
Il s'agit de donner aux futurs ingénieurs les moyens de dimensionner ou de conduire les échangeurs de chaleur et les dispositifs de filtration.
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Programme :
- Importances des échangeurs de chaleurs
- Modélisation des échangeurs à courant parallèles
- Caractéristiques techniques des échangeurs
- Méthode des unités de transfert
- Coefficient global d'échange
- Échangeurs à changement de phase
- Encrassement et autres dysfonctionnements
Intitulés des TPs :
Excel + VBA
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Bibliographie :
[1] J. Padet, Echangeurs thermiques : Méthodes globales de calcul avec 11 problèmes résolus, Masson, 1994.
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▸ ▿ Thermofluidique (3 ECTS)
Volume horaire :
18h CM / 18h TD / 12h TP
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Objectifs pédagogiques :
Comprendre la méthodologie d'établissement des équations de transport dans un milieu homogène (une seule phase). Illustrer les modes de simplification et d'application de ces équations à différentes situations d'intérêt pratique en énergétique. Illustrer le développement de modèles physiques de transport et leur prise en compte dans ces équations.
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Pré-requis :
Mécanique des fluides (S6)
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Programme :
- Cinématique des fluides (Rappel)
- Modèle continu d'écoulement.
- Décomposition du mouvement d'une particule fluide.
- Approches Lagrangienne et Eulerienne.
- Liens entre dérivée Lagrangiennes et Eulériennes des intégrales volumiques conservées : théorème de Transport, Théorème de Reynolds.
- Équations de conservation : Rappel et formulations Eulérienne et Lagrangienne
- Équation de continuité.
- Équation de mouvement.
- Équation de l'énergie cinétique dans un fluide isotherme.
- Formes intégrales d'intérêt pratique des équations de conservation
- Forme intégrale des équations de mouvement : Equation d'Euler et théorème de l'impulsion.
- Forme intégrale de l'équation de l'énergie cinétique : différentes formulations du théorème de Bernoulli.
- Écoulement internes, introduction à la turbulence
- Écoulement de Poiseuille dans une canalisation cylindrique : notion de facteurs de friction.
- Généralisation de la notion de facteur de friction aux écoulements internes
- Nombre adimensionnels gouvernant le facteur de friction.
- Manifestation de la turbulence dans la relation entre facteur de friction et nombre de Reynolds.
- Description de la turbulence : grandeur moyenne et fluctuations.
- Les échelles de temps et d'espaces en turbulence : la longueur de Kolmogorov.
- Équations de conservation d'un écoulement turbulent incompressibles : notion de transport dissipatif turbulent et tenseur de Reynolds.
- Quelques modèles de tenseurs de Reynolds.
- Écoulements bidimensionnel potentiels
- Notion d'écoulement potentiel.
- Fonction de courant et débit.
- Potentiel complexe.
- Quelques potentiels décrivant des écoulements usuels.
- Écoulement autour d'un profil NACA.
- Écoulements rampant.
- Traitement de l'écoulement autour d'une particule sphérique.
Intitulés des TPs :
- Modélisation d'un écoulement turbulent dans un tube sous Fluent
- Modélisation de l'écoulement autours d'une aile d'avion sous Fluent
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Bibliographie :
[1] S. Candel, Mécanique des fluides, 2ième édition, Dunod, 1996.
[2] R. B. Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfoot, Transport phenomena, 2ième édition, John Wiley & Sons, 2006.
[3] H. Yamagushi, Engineering fluid mechanics.
[4] E. Kraus, Fluid Mechanics.
[5] M. Massoud, Engineering Thermofluids: Thermodynamics, Fluid Mechanics, And Heat Transfer, Springer, 2005.
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▸ ▿ Production de froid (2 ECTS)
Volume horaire :
15h CM / 15h TD
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M.E. Machines énergétiques (6 ECTS)
▸ ▿ Turbomachines (2 ECTS)
Volume horaire :
15h CM / 15h TD / 6h TP
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Objectifs pédagogiques :
Description des composantes constitutives des machines de production de travail. Illustrations du principe de fonctionnement et évaluation des performances énergétiques de ces machines. Description de la méthodologie d'analyse et de conception de ces systèmes : machines à thermopropulsion (moteurs, turbine à gaz, turboréacteur) ou à vapeur (chaudière, turbine à vapeur).
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Pré-requis :
Cours de gestion des fluides du S7 (Théorème de Bernoulli généralisé, Fonctionnement d'une pompe)
Cours de thermofluidique du S7 (notions de similitude)
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Programme :
- Généralités sur les machines énergétiques
- Différentes familles de turbomachines :
Organes constitutifs.
Eléments distinctifs des TM.
- Variables de fonctionnement :
Puissance manométrique.
Puissance mécanique.
Rendement.
Représentation de l'écoulement.
Théorème d'Euler.
- Caractéristiques d'un TM :
Coefficient de Rateau.
Loi de similitude.
Grandeurs spécifiques.
- Turbopompes :
Introduction aux pompes volumétriques.
Pompes centrifuges.
Pompes axiales.
- Turbines :
Turbines à injection partielle
Turbines à réaction.
- Machines à fluides compressibles.
Intitulés des TPs :
Simulation d'un turbo-réacteur (Thermoptim)
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Bibliographie :
[1] J. Poulain, Pompes rotodynamiques, Techniques de l'Ingénieur B4300, B4302.
[2] J.F. Lapray, Pompes centrifuges, hélico-centrifuges et axiales : cavitation, Techniques de l'Ingénieur, B4313.
[3] M. Pluviose, C. Périlhon, Turbomachines, Techniques de l'ingénieur BM 4280, BM 4281, BM 4282, BM 4283.
[4] M. Pluviose, Similitude des turbomachines hydrauliques, Techniques de l'Ingénieur BM 4285.
[5] R. Joulié, Mécanique des fluides appliquée, Ed. Ellipses Marketing, 1998.
[6] F. Cauneau, Mécanique des fluides, Presses de l'Ecole des Mines, 2008.
[7] J. Bouteloup, M. Le Guay, J. Ligen, Distribution des fluides : Introduction à la mécanique des fluides et à la thermodynamique, Collection Climatisation, Conditionnament d'air, Edition Parisiennes, 2002.
[8] M. Feidt, Energétique : Concepts et applications Cours et exercices corrigés, Dunod, 2006.
[9] R. Comolet & J. Bonin, Mécanique expérimentale des fluides, Tome 3 : Recueil d'exercices corrigés avec rappels de cours, 5ième édition, Dunod, 2003.
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▸ ▿ Production de travail : Moteurs à combustion (2 ECTS)
Volume horaire :
24h CM / 6h TD / 8h TP
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Objectifs pédagogiques :
Cours introductif sur le moteur automobile (Moteurs à piston classique, wankel, à barillet, …) permettant aux élèves-ingénieurs d'avoir une vue d'ensemble de la thématique (aspects technologique, énergétique, combustion et polluants, dimensionnement)
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Programme :
- Fonctionnement des moteurs 2 temps / 4 temps / multi-temps - aspects technologiques et thermodynamiques. Dimensionnement énergétique des moteurs à piston.
- Contexte normatif (mécanisme de formation, effets et réglementations des émissions de polluants et CO2).
- Phénomènes de combustion (prémélangée, partiellement prémélangé, flammes de diffusion, combustion homogène) et application aux moteurs automobiles (Diesel, Essence, moteurs à gaz).
- Processus d'émissions de polluants dans les moteurs à pistons.
- Performances des moteurs à piston : écoulement et acoustique, dimensionnement des systèmes d'admission et d'échappement.
- Introduction aux diagnostiques expérimentaux et à la modélisation de la combustion
- Carburants conventionnels et alternatifs (formulation / nouveaux carburants / Gaz naturel, H2, bio/agrocarburants).
- Introduction au post-traitement des gaz d'échappement.
Intitulés des TDs :
- Logiciel de simulation LMS AMESim
- Établissement de bilans d'énergie dans les moteurs
- Phénomènes de cliquetis en moteur à allumage commandé
- Formation des polluants
- Mise en évidence l'intérêt des forts taux de compression et du dowsizing
- Impact des carburants alternatifs sur le fonctionnement des moteurs
- Essais sur bancs moteurs (diesel ou essence)
- Relation entre le couple, la vitesse et la puissance
- Établissement des courbes de performances du moteur, réglages du moteur
- Consommation en air et carburant
- Rendement volumétrique et thermique
- Analyse du cycle moteur
- Analyse des émissions
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Bibliographie :
[1] Travaux et publications de l'IFP Energies nouvelles 2000-2011.
[2] Fonctionnement et structure des moteurs alternatifs, cours de l'ENSPM, 2002.
[3] J.B. Heywood, Internal combustion engines fundamentals, McGraw-Hill, 1988.
[4] P. Guibert, Analyse énergétique de cycle, cours de l'ENSPM, 2001-2002.
[5] J.P. Pouilles, Combustion Diesel, cours de l'ENSPM, 2001-2002.
[6] P. Pinchon, Les émissions de polluants des moteurs à allumage commandé, cours de l'ENSPM, 2002.
[7] Réglementation des émissions des véhicules, cours de l'ENSPM, 2003.
[8] D. Veynante & L. Vervisch, Turbulent Combustion, cours du Von Karman Institute, 2004.
[9] S. Richard, Thèse de doctorat de l'Ecole Centrale Paris.
[10] T. Poinsot & D. Veynante, Theoretical and Numerical Combustion, Editions Edwards, 2005.
[11] M. Borel, Les phénomènes d'ondes dans les moteurs, Editions Technip, 2000.
[12] P. Gutierrez, Remplissage en air des moteurs, cours de l'ENSPM, 2001-2002.
[13] P. Michel, La préparation des moteurs, Editions Techniques pour l'Automobile et l'Industrie, 1991.
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▸ ▿ Stockage de l'énergie : piles et batteries (2 ECTS)
Volume horaire :
7,5h CM / 7,5h TD / 12h TP
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Objectifs pédagogiques :
Apprentissage des principes de fonctionnement et de conception des piles et batteries
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Programme :
Les batteries
- Principe, batteries primaires et secondaires
- Paramètres de fonctionnement : énergie, énergie massique, puissance, puissance spécifique, capacité, régime de décharge, etc
- Dynamiques des électrodes et systèmes complets (électrodes métalliques et composites, …)
- Facteurs affectant les performances des batteries et la durée de vie
- Les différents types de batteries : piles à électrolyte aqueux, Piles au lithium, Piles à électrolyte solide
- Batteries alcalines, Plomb/acide, Li-ion, Li-Polymère
- Élément de technologie : réalisation pratique etc…
- Les batteries et leurs applications
Les piles à combustibles
- Généralités/ principes de fonctionnement
- Matériaux et électrodes
- Les différents types : AFC, PEMFC, PAFC, MCFC, SOFC
Intitulés des TPs :
Pile bouton. Accumulateur au plomb. Pile à combustible.
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Bibliographie :
[1] C. Vincent & B. Scrosati, Modern Batteries, 2ième édition, Ed. Butterworth-Heinemann, 1997.
[2] D. Linden, T. Reddy, Handbook of batteries, 3ième édition, Ed. McGraw-Hill Professional Edited by McGraw-Hill, 2001.
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M.E. Énergétique appliquée (3 ECTS)
▸ ▿ Activités expérimentales en Énergétique (2 ECTS)
Volume horaire :
16h TP
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Objectifs pédagogiques :
Application pratique sur des bancs TP des notions étudiées et développées de manière théorique et/ou analytique en cours et TD pour les matières suivantes : gestion des fluides, turbomachines, pompe à chaleur, échangeur de chaleur.
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Programme :
- Mesure de débit à travers différents organes (débitmètre, venturi, diaphragme)
- Étude des pertes de charge régulières : influence du débit, diamètre, longueur, rugosité
- Étude des pertes de charge singulières : coude, rétrécissement, élargissement
- Courbe caractéristique de pompe centrifuge
- Étude de l'influence de la vitesse de rotation sur les performances d'une pompe centrifuge
- Couplages série et parallèle de pompes centrifuges
- Étude d'une pompe à chaleur air/air et air/eau
- Bilans d'énergie sur les différents composants
- Étude d'un échangeur à tube et à plaque
- Bilan thermique des systèmes d'échangeur
- Influence du débit, des températures d'entrée, du sens d'écoulement sur l'efficacité des échangeurs
Intitulés des TPs :
- Étude des pertes de charge
- Étude d'un banc de pompes
- Échangeurs de chaleur
- Pompe à chaleur
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▸ ▿ Capteurs - Métrologie (2 ECTS)
Volume horaire :
15h CM / 15h TD / 12h TP
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Objectifs pédagogiques :
Initier les futurs ingénieurs à l'interprétation des mesures (calcul et signification des incertitudes), à la compréhension des documentations de capteurs ou de systèmes d'acquisition de mesures, au principe de fonctionnement d'un asservissement classique PID.
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Pré-requis :
Mathématiques de 1ère année (Mathématiques pour l'ingénieur, Acquisition et Traitement des données, Probabilités et statistiques).
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Programme :
- Introduction à la métrologie
- Introduction historique : intérêt et importance d'un système d'unité
- Le SI
- Calcul des incertitudes (GUM, évaluation de Type A, de Type B, détermination de l'incertitude-type composée)
- Capteurs
- Classification des capteurs
- Caractéristiques statiques et dynamiques des capteurs
- Capteurs déportés : transmission des données
- Fonctionnement de quelques capteurs (déformation, position, pression, débit, …)
- Chaînes de mesure
- Convertisseur de mesure - Conditionneur de signaux
- Chaîne de mesure analogique/numérique, Data logger, …
- Bruit et interférences
- Asservissements - Régulation
- Exemples
- Outils mathématiques (transformation de Laplace, fonction de transfert, stabilité)
- Régulateurs P, PI, PID
- Critères de stabilité
Intitulés des TPs :
Régulation de niveau. Régulation de température.
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M.E. Énergie et société I (2 ECTS)
▸ ▿ Management de l'énergie (1 ECTS)
Volume horaire :
12h CM
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Objectifs pédagogiques :
Développement durable, énergie / climat :
- Sensibilisation aux enjeux.
- Actualité réglementaire.
- Connaissance des outils et démarches couramment utilisés par les entreprises.
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Pré-requis :
Aucun
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Programme :
- Développement durable (3h)
- De l'actualité mondiale aux enjeux de développement durable.
- Actualité réglementaire.
- L'ISO 26 000, référentiel international pour aider à bâtir une stratégie de Responsabilité Sociétale.
- Énergie (3h)
- Des enjeux énergétiques à l'actualité réglementaire européenne.
- L'ISO 50 001, référentiel international pour intégrer le management de l'énergie dans le fonctionnement des organisations.
- Certificats d'Économie d'Énergie - C2E (3h)
- Les C2E, un dispositif français pour inciter les producteurs et les consommateurs d'énergie à réduire la facture énergétique de la France.
- Carbone (3h)
- Des enjeux Carbone à l'actualité réglementaire française.
- Le Bilan CarboneTM ou le « Green House Gas protocol », deux démarches volontaires allant du diagnostic à l'engagement de plans d'actions pour réduire ses émissions de gaz à effet de serre.
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Bibliographie :
[1] Revue de presse (National Geographic par exemple).
[2] Réglementations françaises et européennes (Décret n°2012-557 du 24/04/2012, Directive européenne 2012/27/UE, Décret n°2011-1336 du 24/10/2011, Décret n°2011-829 du 11/07/2011).
[3] Norme ISO 26000, norme ISO 50001.
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▸ ▿ Introduction aux problèmes énergétiques globaux (1 ECTS)
Volume horaire :
3h CM / 3h TD / 12h Projet
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Objectifs pédagogiques :
Ce cours cherche à fournir une base de réflexion sur l'ensemble des problèmes énergétiques globaux, en proposant une analyse des principaux aspects à prendre en considération :
- l'offre d'énergie, dépendante des ressources et des filières technologiques disponibles ;
- les implications macro-économiques de la demande d'énergie ;
- les questions géopolitiques ;
- les particularités de la situation des pays en développement.
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Pré-requis :
Il n'exige en pré-requis aucune connaissance particulière, ni en économie, ni dans les sciences de l'ingénieur, ni en matière de relations internationales.
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Programme :
Pour ce cours, deux types de supports sont à disposition :
- d'une part des séances sonorisées de formation à distance (appelées Diapason pour Diaporama Pédagogiques Animés et Sonorisés), destinées à introduire les principales notions. Elles sont accessibles à partir de [1].
- d'autre part le livre Introduction aux Problèmes énergétiques globaux, dont le contenu permet d'effectuer des approfondissements.
L'approche proposée ici est de commencer par acquérir une base technique sur l'énergie, et donc l'offre d'énergie, avant de s'intéresser à la demande, c'est-à-dire aux dimensions macro et socio-économiques, puis d'aborder les grandes questions mondiales relatives à l'énergie, et enfin de terminer par l'étude des principales questions qui se posent aujourd'hui dans ce secteur.
La pédagogie recommandée comporte deux grandes étapes :
- un apprentissage des notions essentielles, effectué en travaillant sur les séances Diapason proposées, au nombre de 9. Elles ne représentent qu'une partie réduite de ce qui est traité dans le livre, mais suffisante pour que les élèves s'initient au sujet ;
- une mise en pratique personnelle, destinée à faire utiliser concrètement les notions acquises lors de l'étape précédente. L'étude de la situation énergétique d'un pays sera réalisée par petits groupes d'élèves (typiquement de quatre), avec comme objectif une présentation orale devant leurs camarades et la remise d'un petit rapport écrit, d'une dizaine ou d'une vingtaine de pages. L'idéal est bien sûr que l'un des élèves du groupe soit lui-même citoyen du pays étudié ;
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Bibliographie :
[1] http://direns.mines-paristech.fr/Sites/Thopt/fr/co/cours-sur-problemes13.html.
[2] R. Gicquel & M. Gicquel, Introduction aux Problèmes énergétiques globaux, 2ième édition, Presses de l'Ecole des mines, 2013. (Lien)
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M.E. Projet II (5 ECTS)
▸ ▿ Projet technique - PT (5 ECTS)
Volume horaire :
50h Projet
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Objectifs pédagogiques :
Le projet technique encadré constitue une synthèse des apprentissages en sciences de l'ingénieur sous la forme d'une étude de cas technologique. Ce projet vise à diversifier les modes d'appropriation des contenus des programmes en prenant appui sur une démarche interdisciplinaire. Ils visent également à développer chez les élèves les capacités d'autonomie et d'initiative dans la recherche et l'exploitation de documents, en vue de la réalisation d'une production qui fait l'objet d'une synthèse écrite et orale.
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Programme :
Les étudiants doivent réaliser en binôme un travail technique écrit sur une thématique spécifique de l'énergétique. Ce travail s'appuiera sur une brève étude bibliographique permettant de situer la problématique et les moyens existant permettant de traiter le sujet. Une application pratique et/ou un dimensionnement doivent être effectués en utilisant les différents outils informatiques ou pratiques disponibles à l'école. Enfin la démarche technique devra être complétée par une approche économique du sujet traité.
Ce travail sera exposé dans un rapport scientifique comportera une vingtaine de pages sans les éventuelles annexes. De plus un résumé en français et en anglais d'une quinzaine de lignes figurera en tête de rapport.
Enfin, l'ensemble de ce projet sera présenté sous la forme d'une soutenance orale en français ou anglais d'une durée de 13 minutes suivie par 7 minutes de questions.
Ce travail sera encadré par un enseignant, chargé d'orienter les recherches des étudiants, d'apporter des conseils sur la rédaction du rapport et du support oral ainsi que d'évaluer l'implication des étudiants.
L'évaluation s'appuiera sur une appréciation de la participation active (1/3), le rapport de projet bibliographique (1/3) et la présentation orale (1/3).
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DÉTAILS DU SEMESTRE 9
M.E. Langues Vivantes 9 (3 ECTS)
M.E. Culture d'Entreprise 9 (3 ECTS)
M.E. Tronc Commun (6 ECTS)
▸ ▿ Bouquet énergétique (1 ECTS)
Volume horaire :
39h CM
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Objectifs pédagogiques :
Donner une description synthétique des potentialités, technologies, impacts et modes d'utilisation des grandes filières énergétiques.
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Pré-requis :
Notions de thermodynamique, cycle vapeur de Carnot. Notions de physique des atomes et des noyaux (neutrons, protons).
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Programme :
- Sources fossiles
- Introduction : Définitions, Types de sources (pétrole, gaz et charbon), les grands procédés de production
- Gaz naturel : Caractéristiques de combustion, émission, technologie de production d'énergie en centrale : cycles thermiques et co-génération.
- Usages et caractéristiques des produits pétroliers.
- Charbon: origine - techniques minières - marché global - conversion, utilisations industrielles fours et centrales électriques… technologie charbon propre CCT et réduction des émissions de CO2 : quels challenges et perspectives pour le 21ième siècle ?
- Hydrogène en tant que vecteur d'énergie
- Motivation pour une filière hydrogène énergie
- Propriétés physico-chimiques de H2 et comparaison avec énergies conventionnelles
- Mesures de protection (Sécurité des procédés, Barrières passives & actives)
- Réglementation de H2 (ATEX, ICPE, IED…)
- Procédés de production de H2 (Reformage CH4, électrolyse de l'eau par PEM, E-Alcaline, SOEC, bio-procédé) & Sources d'hydrogène
- Transport, stockage et distribution de H2
- Conversion de H2 en électricité & chaleur
- Démonstrateur dans le Monde
- Position de H2 en regard des autres vecteurs énergétiques (Batterie, Biofuel…)
- Filière géothermique: potentialités, technologies et intégration
- Filière éolienne: potentialités, technologies et intégration.
- Principes et fondements théoriques de l'énergie éolienne : caractéristiques du vent, rendements théoriques
- Évolution des technologies : 1ers prototypes, onshore vs. Offshore, hydroliennes
- Zones actives du développement éolien : échelle mondiale, échelle nationale
- Filière nucléaire : potentialités, technologies et intégration.
Donner une connaissance du fonctionnement des centrales nucléaires industrielles, de leurs défis et une ouverture sur les évolutions technologiques futures.
Programme :
- Introduction à la place du nucléaire dans la production énergétique et électrique dans le monde, l'Europe et la France
- Fonctionnement Général d'une chaudière nucléaire
- Principes de sureté
- Description des filières à eau pressurisée (REP) et à eau bouillante (REB)
- Illustration et description du fonctionnement des divers composants d'un REP
- Description de la physique des réactions nucléaires et de leur contrôle (réaction en chaine)
- Estimation des ressources en uranium et introduction au besoin des réacteurs « rapides » à terme pour assurer une utilisation optimale du combustible.
- Description simple du reacteur « rapide » et des défis posés par cette technologie
- Revue simple des filières dites de « 4ième Génération »
- Fusion Thermonucléaire : illustration du Tokamak et des défis technologiques de la fusion
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▸ ▿ Hygiène Sécurité Environnement (1 ECTS)
Volume horaire :
18h CM
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Objectifs pédagogiques :
Cet enseignement, organisé sous forme de conférences thématiques, abordera les enjeux et impacts environnementaux des différentes filières énergétiques, en milieu résidentiel et industriel. Les enseignants seront également sensibilisés à la sécurité des procédés.
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Programme :
- Impacts environnementaux :
- Les grands enjeux globaux et leurs implications locales : effet de serre, biodiversité, désertification…
- Enjeux de l'urbanisation
- Les déchets des industriels de l'énergie
- Les transports
- Les politiques publiques
- Analyse du cycle de vie d'un système énergétique
- Changements techniques pour un développement durable
- Sécurité des procédés :
- Risques Toxicologiques/Incendie/Explosions
- Techniques d'Inertage des Réacteurs industriels
- Débit de ventilation, Procédures
- Méthodes d'analyses des risques appliqués à la sûreté de fonctionnement des procédés
- Emballement thermique
- Le rôle du responsable HSE
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▸ ▿ Chaufferie industrielle (1 ECTS)
Volume horaire :
24h CM
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Objectifs pédagogiques :
Permettre au futur ingénieur de traiter la problématique des chaufferies industrielles qu'il est amené à rencontrer dans ses différents aspects : techniques et scientifiques, réglementaires et économiques.
Présentation du cours sur vidéo projecteur permettant de visualiser les matériels présentés, les schémas et les concepts.
Chaque 2 heures, un exercice d'application permet à l'étudiant de vérifier son niveau d'assimilation de ce qui vient d'être présenté. Ces exercices sont issus de cas pratiques rencontrés dans l'industrie.
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Programme :
- Historique et généralités.
- Le parc des chaudières en France.
- Les unités usuelles dans les chaufferies.
- Une description succincte des chaudières.
- Les différentes parties de la chaufferie.
- Les différents éléments d'une chaudière.
- Les périphériques associés à la chaudière.
- La combustion et les brûleurs.
- L'alimentation, le traitement et le conditionnement des eaux.
- Le contrôle et la conduite de la chaufferie.
- La régulation dans la chaufferie.
- L'automatisation de la conduite.
- La conduite et l'entretien.
- Danger et accidents.
- La gestion et l'environnement professionnel et relationnel.
- Les nuisances.
- Contexte réglementaire et adaptation.
- Les performances.
- Le dimensionnement d'une chaufferie et les choix opérationnels.
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Bibliographie :
[1] Thermiques industriels + cas rencontrés sur expertises et études effectuées.
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▸ ▿ Management d'équipe (1 ECTS)
Volume horaire :
18h CM
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Objectifs pédagogiques :
Comprendre la dynamique humaine de l'entreprise.
Compléter les atouts du niveau scientifique par une approche du management, ce que l'on a besoin de savoir pour réussir à gérer à la fois les facteurs humains et des activités.
Identifier les principes fondamentaux du management et cerner les compétences essentielles d'un manager : des savoir-faire qui sont aussi des savoir-être.
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Programme :
Alternance de phases pratiques (outils, techniques, méthodologies)
- Des mises en situation et des études de cas qui incitent chaque élève ingénieur à adopter un positionnement spécifique dans un type de situation donné, (jeux de rôles en binômes et en sous-groupes), analyse et débriefing.
et de phases théoriques (l'historique et les différents styles de mangement).
Des témoignages concrets sur la réalité du management : interventions de responsables d'entreprises, débats avec les élèves.
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Bibliographie :
[1] Liste commentée d'ouvrages de référence.
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▸ ▿ Energie et société II (1 ECTS)
Volume horaire :
24h CM
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Objectifs pédagogiques :
Introduction au droit des énergies renouvelables
Le développement et l'exploitation de projets énergétiques doivent être menés conformément aux règles de droit. Les ingénieurs intervenant dans ce type de projet doivent appréhender les aspects juridiques de chaque étape de la réalisation du projet. La formation « droit des énergies renouvelables » a pour objectif de présenter les aspects juridiques liés à chacune de ces étapes, du choix du site d'implantation, au raccordement du projet aux réseaux publics, jusqu'au bénéfice éventuel de l'obligation d'achat de l'énergie produite.
Débat autour de la géopolitique de l'énergie.
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Programme :
Droit des énergies renouvelables : 5 cours de 3h00
- La transition énergétique - La performance énergétique.
- Le régime juridique applicable aux projets éoliens.
- Le régime juridique applicable aux projets photovoltaïques.
- Le régime juridique applicable aux installations de biogaz.
- Droit minier : application en géothermie.
Table ronde : 1 séance de débat animée et argumentée par un travail des étudiants en amont (sous forme de recherche bibliographique) de 3h sur la géopolitique de l'énergie.
Introduction à la finance d'entreprise : flux financiers, lecture de la comptabilité, rentabilité d'un investissement.
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Bibliographie :
[1] B. Le Baut-Ferrarese & I. Michallet, Traité de droit des énergies renouvelables, 2ième édition, Ed. Le Moniteur, 2012.
[2] D. Bailleul, L'énergie solaire : Aspects juridiques, Ed. Université de Savoie, 2010.
[3] G. Durand-Pasquier & B. De Gérando, Bâtiments et performance énergétique : Données techniques, contrats, responsabilité, Lamy éditions, 2011.
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▸ ▿ Analyse de Cycle de Vie (1 ECTS)
Volume horaire :
9h CM / 9h TP
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Objectifs pédagogiques :
Fondamentaux du Développement Durable.
Intégrer la compréhension de la pensée et de l'Analyse du Cycle de Vie, ses apports, ses limites.
Comprendre la démarche d'éco-conception, ses apports pour l'organisation, pour l'ingénieur.
Étude de cas dirigé, afin d'acquérir de façon pratique la démarche.
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Pré-requis :
Pas de pré-requis technique pour des élèves ingénieur. Ouverture d'esprit et esprit critique.
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Programme :
- Introduction à la notion de Développement Durable
- Questionnements de l'entreprise face à la donne « environnementale »
- Approche usage : confort thermique / Approche industrie
- Notion d'ACV -Analyse de Cycle de Vie
- Eco-conception
- Les changements de modèles de développement (notion)
Intitulés des TPs :
- Eco-conception d'articles textiles via l'interface ACV SPIN IT
- Eco-conception d'emballages via l'interface ACV BEE
- Eco-conception d'un bâtiment via l'interface ACV e-LICCO
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Bibliographie :
[1] http://avnir.org/
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M.E. Stage et projet (6 ECTS)
▸ ▿ Projet de fin d'études - PFE (4 ECTS)
Volume horaire :
100h Projet
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▸ ▿ Stage de fin de seconde année (2 ECTS)
Volume horaire :
8 à 12 semaines
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M.E. Efficacité Énergétique pour l'industrie (au choix) - Option A (12 ECTS)
▸ ▿ Smartgrid (2 ECTS)
Volume horaire :
36h CM / 18h TP
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Objectifs pédagogiques :
- Appréhender les principales caractéristiques et contraintes électrotechniques de fonctionnement du réseau de distribution électrique.
- Appréhender les caractéristiques électriques des sources de puissances obtenues dans les différentes filières.
- Illustrer la problématique d'intégration des énergies intermittentes au niveau du réseau public de distribution ainsi qu'au niveau tertiaire et résidentiel.
- Maîtrise de la demande d'énergie par le levier du comptage communicant et intégration des nouveaux usages tels que le véhicule électrique.
- Saisir les enjeux autour de la transition énergétique avec l'arrivée du réseau intelligent : démonstrateurs SmartGrids.
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Programme :
4 Cours de 2h + 5 TD de 2h
- Présentation du réseau d'énergie Français et Européen (1 cours)
- Transit d'énergie dans les Réseaux Electriques - Exemples d'échanges d'énergie entre Nations (liaison Courant continu HVDC) (1cours +1 TD)
- Étude des différents générateurs rencontrés dans les systèmes de production d'électricité par énergie renouvelable (1 Cours + 1TD)
- Étude d'une micro-centrale photo-solaire d'appoint pour un hameau de montagne (3 TD)
- Problématique du stockage d'énergie Electrique. (1 Cours)
- Enjeux autour de transition énergétique : intégration des énergies nouvelles et nouveaux usages électriques (véhicule électrique, stockage,…) (1 Cours)
- Démonstrateurs SmartGrids (1 Cours + visite pratique)
Intitulés des TPs :
- TP Énergie photovoltaïque : renvoi sur le réseau
- TP Énergie Photovoltaïque : Site isolé
- TP Énergie Eolienne: Machine asynchrone connectée au réseau
- TP Énergie Couplage d'un alternateur Synchrone au réseau
- TP Groupe électrogène (Machine synchrone)
- TP Liaison à courant continu
- TP Analyse de données d'un écoquartier
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▸ ▿ Diagnostic énergétique dans l'industrie (2 ECTS)
Volume horaire :
24h CM
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Objectifs pédagogiques :
Ce cours a pour objectif de permettre aux étudiants d'identifier les gisements d'économie d'énergie au sein des entreprises et de mettre en œuvre rapidement des actions de maîtrise des consommations d'énergie rentables économiquement.
Le présent cours concerne les diagnostics énergétiques des sites industriels. Il précise le contenu et les modalités de réalisation des études ainsi que les modalités d'accompagnement de l'entreprise pour la mise en œuvre des préconisations. Ce cours rappelle notamment les investigations à mener et les données minimales que le prestataire technique doit restituer aux responsables du site industriel concerné (indicateurs, plans d'actions et de suivi, etc.).
Il donne également des recommandations concernant le déroulement de la prestation et la présentation des résultats.
Ce cours de diagnostic énergétique reprend la méthodologie d'intervention du document normalisé sur le référentiel de bonnes pratiques BP X 30-120.
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Programme :
L'objectif du diagnostic énergétique dans l'industrie est d'élaborer un bilan de la situation énergétique globale de l'entreprise, de quantifier les potentiels d'économies d'énergie et de définir des actions pour réaliser ces économies.
Pour cela, il est nécessaire de déterminer, pour le site industriel concerné, les principaux postes de consommation énergétique et d'effectuer une analyse par comparaison ou par calcul avec la consommation qui serait obtenue par la mise en œuvre de solutions plus performantes, tout en établissant les besoins énergétiques réels du site. Il convient également de décrire ces solutions aussi précisément que possible et de donner une première approche du coût de mise en œuvre et du temps de retour.
Les préconisations du diagnostiqueur devront porter :
- sur les bonnes pratiques comportementales (sensibilisation et formation du personnel, suivi des consommations…),
- sur l'exploitation des installations (conduite des installations, maintenance, entretien…),
- sur des actions nécessitant des investissements plus conséquents (modifications sur procédés ou sur la gestion des utilités, équipements plus efficaces en énergie,…).
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Bibliographie :
[1] Diagnostic énergétique dans l'industrie - Cahier des charges - Ademe.
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▸ ▿ Valorisation de la bioénergie - cogénération (2 ECTS)
Volume horaire :
18h CM
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Objectifs pédagogiques :
Connaissances de base sur la combustion, la gazéification, la pyrolyse, la bio-digestion
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Programme :
- Procédés de combustion de solides, charbon, biomasse, granulés de bois, dans les centrales thermiques et chaudières
- Procédés classiques charbon pulvérisé
- Procédés à lit fluidisée et circulant
Chimie de l'oxydation des composés organiques.
Objectifs :
- Etre capable d'expliquer l'origine cinétique des phénomènes observés lors de la combustion des carburants.
- Etre capable de construire le mécanisme primaire de combustion d'un alcane en prenant en compte les chimies spécifiques de basse et de haute température.
Plan du cours :
- Généralités sur la combustion
- Classification des carburants
- Description des phénomènes observés lors de la combustion des carburants
- Généralités sur la cinétique en phase gazeuse
- Structures des mécanismes radicalaires
- Types de réactions élémentaires impliquées dans les mécanismes
- Modélisation de l'oxydation des alcanes
- Application au cas du méthane
- Estimation des paramètres cinétiques et des propriétés thermodynamiques
- Procédés de gazéification de solides, charbon et biomasse
- Procédés de vapo-reformage et d'oxydation ménagée d'hydrocarbures :
Cogénération
- Présentation rapide des solutions « innovantes » telles que la cogénération
- Présentation du principe de cogénération, vision opérationnelle
- Point sur les technologies disponibles (moteur Stirling à combustion externe, moteur à combustion interne) et les gammes de puissance associées
- Performances énergétiques et autres atouts
- Grands principes de dimensionnement
- Modes de valorisation de l'électricité produite et contrats associés
- Installation des modules (implantation, notions hydraulique et électrique) et maintenance
- Ordre de grandeur des coûts, aides disponibles
- Marchés concernés et pertinence : résidentiel domestique, résidentiel collectif, tertiaire, industrie
- Partage sur des retours d'expérience
- Étude de cas : positionnement de la solution cogénération avec analyses énergétique, environnementale et économique (vision bureau d'études)
- Perspectives pile à combustible, trigénération
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▸ ▿ Transferts énergétiques avancés (2 ECTS)
Volume horaire :
18h CM / 18h TD / 12h TP
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Objectifs pédagogiques :
Présenter les différents types de milieux hétérogènes d'intérêt pour l'énergétique : milieux poreux, fracturés, milieux avec phases dispersées. Discuter les différents modèles physiques de description de ces milieux. Applications dans des situations d'intérêt pratique en énergétique.
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Programme :
- Caractéristiques générales des milieux hétérogènes
- Milieux dispersé et divisés :
- Dimension et morphologie : diamètres équivalents, coefficient de sphéricité et de forme
- Distribution de taille : principales fonctions de distribution, moments, diamètres moyens et leur significtaion
- Milieux poreux, milieux fracturés :
- Morphologie des milieux poreux
- Paramètres caractéristiques : porosité, tortuosité, distribution en taille des pores etc...
- Écoulement dans les milieux poreux : perméabilité, pertes de charge.
- Propriétés effectives des milieux hétérogènes : conductivité thermique, perméabilité…
- Les lits fluidisés
Intitulés des TPs :
Les 12h de TP correspondent à la réalisation d'un projet de simulation numérique axé sur un exemple de milieu hétérogène et à l'aide du logiciel Fluent d'ANSYS.
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▸ ▿ Réseaux de chaleur (2 ECTS)
Volume horaire :
24h CM / 12h TP
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Objectifs pédagogiques :
Le cours est une présentation des réseaux de chaleur et de froid, tout d'abord générale avec (1) leur place au sein du mix énergétique mondial et en France, (2) leur importance dans le développement des EnR&R, (3) la présentation d'une conception de réseau (production, distribution). Le cours aborde également les aspects techniques de dimensionnement, les aspects économique (tarification, charges d'exploitation…) et juridique (notion de DSP, contrat…). Le cours intègre également des exemples et un travail d'étude en groupe.
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Programme :
- Introduction : position du problème industriel
- Échangeurs de chaleur et de réseaux d'échangeur de chaleur
- Conception optimale : les méthodes heuristiques, thermodynamiques et mathématiques
- La méthode du pincement « Pinch »: Courbes composites représentants l'énergie récupérable en fonction de l'écart de température entre courants chauds et froids
- Intégration énergétique
- Étude de cas
- Introduction : qu'est ce qu'un réseau de chaleur ou de froid
- Les réseaux dans le monde et en France
- Pourquoi faire un réseau de chaleur ?
- La technique
- Le dimensionnement
- Le juridique, économique et financier
- Projet en groupe
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Bibliographie :
[1] W.D. Seider, J.D. Seader and D.R. Lewin, Product and Process Design Principles: Synthesis, Analysis and Design, 3ième édition, Wiley and Sons, 2009.
[2] B. Linnhoff et al., A User Guide on Process Integration for the Efficient Use of Energy, I. Chem. E., London, 1982.
[3] T. Gundersen & L. Naess, The Synthesis of Cost Optimal Heat Exchanger Networks: An Industrial Review of the State of the Art, Comp. Chem. Eng., 12(6), 503-530, 1988.
[4] http://www.viaseva.com/
[5] http://www.amorce.asso.fr/
[6] http://www.cete-ouest.developpement-durable.gouv.fr/reseaux-de-chaleur-et-nouveaux-r366.html
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▸ ▿ Réseaux de fluides (2 ECTS)
Volume horaire :
27h CM / 12h TP
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Programme :
- Offshore Field Development
- Introduction
- Offshore Technology :
History.
World Records.
Market.
Development Trends.
Platform Selection.
Subsea Technology.
- Engineering :
Field Development/technology application.
What is a pipeline?
Flow Assurance.
Pipeline engineering.
Riser engineering.
Others
- Fabrication - Protection :
Fabrication.
External protection.
- Rigid Pipelines :
Introduction.
S Lay.
J Lay.
Reel Lay.
Bottom Tow.
- Flexible Pipelines :
History.
Market.
Product.
Fabrication.
Installation.
Flexible vs Rigid.
- Finishing Installation :
Inspection.
Stabilisation.
Shore Approach.
Tie-ins.
Crossing Free span.
Repair.
- Conclusion.
- Conventional Offshore
- Pipe fabrication :
General.
Steel Manufacture.
Line pipe fabrication technology (U.O.E. versus Seamless).
- External protection :
External protection with coatings.
External protection with cathodic protection.
Weight coating.
Buckle arrestors.
Films : ESDEP and/or Nogats.
- Conventional laying :
Lay barge : pipe handling, storage, preparation, line up, alignment, clamping and welding stations, tensionner, inspection, Field joint, stinger.
Other Vessels: Anchor Handling tugs , supply vessel, diving support vessel.
- Protection stabilization and connections :
Protection - Jetting, Trenching, Ploughing.
Stabilization.
Connections : Welded connections (hyperbaric welding and Above water welding), Mechanical connections (flanges, mechanical connections). Film - Frigg.
- Deep Offshore
- Challenges :
Geohazards.
Flow assurance.
Subsea production system.
- Non conventional laying :
J laying.
Towing (the 5 methods).
Reeling.
Film : Rosa.
- S.U.R.F. (Subsea Umbilical, Risers, Flowlines)
- Installation - Means and methods :
Challenges
Flowlines
Bundles
Export lines
Flexible and umbilical
Subsea components
Moorings.
Films : Girassol.
- Start Up
- Documentation review :
Marked P&ID's.
UFD - MFD-PFD.
YIELD HCin /HC out Alwyn overall Process Diagram.
Vendor diagrams (DCS,ESD,F&G SIL).
- Management By Objectives (1982 NO FLARE) :
Gasco Asab NGL performances.
Gasco Bu Hasa NGL High Yield Plant performances 1984.
Nationall Operators cross training.
- Safety : HSE.
- Precommissionning & Commissioning :
Precommissioning Static &cDynamic.
Commissioning Utilities &Process with NATIONAl Operators.
Typical Activities overview.
- Dewatering &Inerting Off Shore
- Artere de Guyenne On Shore France. Film Artere De Guyenne
- North Sea JURA fast Track Inerting
- 11 Start up experience (1963 à 2000) :
Hassi Mesaoud , La Med Refinery SRLorraine,,Handil Phase 1&2 , GASCO NGL Asab &Bu Hasa, Amal (Egypt), Alwyn Sub sea, ADGAS 3rd LNG Train ,QUATARGAS Phase 1, SIRRI Island (Iran). Film Total PAZFLOR (Angola)
- Hand over (Before and After)
- Lng Plants
- Lng Terminals
- Lng Crriers
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M.E. Efficacité Énergétique pour le bâtiment (au choix) - Option B (12 ECTS)
▸ ▿ Éléments d'architecture (1,5 ECTS)
Volume horaire :
24,5h CM / 10,5h TP
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Objectifs pédagogiques :
But du cours : Acquérir les connaissances technologiques nécessaires pour participer à la conception et à la réalisation des bâtiments conformément aux règles de l'art. Communiquer avec les différents corps de métier du BTP afin de faciliter l'insertion des futurs ingénieurs sur des ouvrages.
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Programme :
- Introduction au génie civil
- Définition
- L'acte de construire
- Les différents plans
- Notion de nomenclature, SHOB, SHON, SH
- Le gros œuvre
- Les fondations
- Les murs de soubassement. Les drains
- Les dallages
- Les éléments porteurs verticaux
- Les éléments porteurs horizontaux
- Charpente / Couverture
- Les escaliers
- Les constructions métalliques
- Système constructif bois, (les MOB, Maison Ossature bois)
- Vers des bâtiments à très basse consommation d'énergie
Intitulés des TPs :
Etude de cas sur le logiciel Autocad
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▸ ▿ Confort de l'utilisateur : acoustique, éclairage, aéraulique (3 ECTS)
Volume horaire :
39h CM / 15h TP
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Objectifs pédagogiques :
Appréhender l'impact de l'éclairage, de l'acoustique et de l'aéraulique sur le confort physiologique. Connaître pour ces trois domaines : les différentes technologies et leurs profils énergétiques, connaître les exigences réglementaires dans les bâtiments. Illustrer les approches adoptées pour l'optimisation des procédés.
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Pré-requis :
- Eclairage : Bases en électricité
- Acoustique
- Aéraulique : Transferts thermiques (bilans enthalpiques), thermodynamique (propriétés thermodynamiques de l'air)
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Programme :
- éclairage
- Constats
- Lumière, photométrie et vision
- Solutions d'éclairage artificiel et naturel
- Code du travail, normes, réglementations
- Méthodologie et calculs
- Outils logiciels
- Acoustique
- Les phénomènes
- Sensations et dB
- Les unités
- Affaiblissement acoustique des parois
- Isolement de l'enveloppe
- Equipements techniques intérieurs
- Equipements techniques extérieurs
- Aéraulique
- Grandeurs caractéristiques de l'air humide
- Diagramme de l'air humide
- Grandeurs caractéristiques d'un système
- Mélange
- Chauffage
- Refroidissement
- Humidification
- Déshumidification
Intitulés des TPs :
Dimension de l'acoustique d'une salle de spectacle
Etude de cas (dialux, autocad)
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▸ ▿ Thermique des bâtiments (2,5 ECTS)
Volume horaire :
18h CM / 18h TP
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Objectifs pédagogiques :
L'objectif de cette unité d'enseignement est de faire acquérir aux futurs ingénieurs les connaissances des principes de la thermique du bâtiment en régime permanent et dynamique, de la mise en œuvre des systèmes et équipements ainsi que les bases du dimensionnement de l'isolation thermique et des installations de génie climatique.
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Programme :
- Introduction
- Caractérisation de l'enveloppe thermique - comportement thermique d'un bâtiment (10h00)
- Les unités
- Notions de thermique du bâtiment
- Déperditions du bâtiment
- Perméabilité à l'air et ventilation
- Besoins de chauffage (internes, solaires…)
- L'inertie thermique
- Le problème de l'humidité
- Les systèmes énergétiques
- Systèmes et équipements - régulation (15 heures)
- Isolation (parois verticales opaques, planchers, toitures et planchers hauts) :
Notions essentielles.
Produits avantages et limites.
Mise en œuvre et interfaces.
- Ventilation et systèmes :
Notions essentielles.
Produits, avantages et limites.
Mise en œuvre et interfaces.
Notions essentielles.
Produits, avantages et limites.
- Menuiseries :
Notions essentielles.
Produits, avantages et limites.
Mise en œuvre et interfaces.
- Systèmes de chauffages :
Mise en œuvre et interfaces.
- Différents systèmes :
Chauffage à eau chaude.
Chauffage à air, ECS.
PAC.
Solaire thermique et photovoltaïque.
Biomasse (bois…).
- Rafraîchissement et climatisation.
Intitulés des TPs :
- Modélisation du comportement thermique des bâtiments (logiciel Pleiade Comfie©)
- Cas Pratiques de simulation de rénovation énergétique avec la BAO de Promodul proexpert (maison individuelle) et pro2R (collectif)
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▸ ▿ Diagnostic de Performances Énergétique - DPE (2 ECTS)
Volume horaire :
12h CM / 18h TP
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Objectifs pédagogiques :
L'objectif de cette unité d'enseignement est de transmettre aux étudiants les connaissances nécessaires à la réalisation de Diagnostic de Performance Energétique (DPE) dans le respect des exigences réglementaires. Il sera question d'acquérir une méthodologie de travail adaptée afin d'être capables de maîtriser les méthodes de calcul pour tous les types de DPE et pour chacune des configurations du bâtiment. L'objectif final est que l'étudiant soit capable d'établir un rapport DPE (calculs et recommandations). (Selon l'arrêté du 15 septembre 2006 relatif au DPE, l'arrêté du 15 septembre 2006 relatif aux méthodes et procédures applicables au DPE pour les bâtiments existants proposés à la vente en France métropolitaine, l'arrêté du 16 octobre 2006 définissant les critères de certification). La formation permet de se préparer à la certification de personnes selon les textes réglementaires.
L'objectif final est que l'étudiant soit capable d'établir un rapport DPA (calculs et recommandations).
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Programme :
- Cadre réglementaire et objectifs du DPE (4h00)
- Contexte général et réglementaire
- Cadre réglementaire,
- Méthodologie de réalisation,
- Mesures d'accompagnement.
- Principes de la thermique appliquée au DPE (4h00)
- Bases de la thermique du bâtiment,
- Postes de consommation des bâtiments.
- Méthodologie de caractérisation des équipements et recommandations (8h00)
- Caractérisation des parois, de la ventilation, des équipements de chauffage, des équipements de climatisation, des équipements d'ECS,
- Recommandations d'améliorations.
- DPE bâtiments neufs (5h00)
Intitulés des TPs :
Outils de calcul et cas pratiques
Réalisation de DPE avec le logiciel Imm'PACT : étude de cas pratiques.
- DPE : Les situations les plus fréquentes que vous rencontrez sur le terrain sont illustrées par 6 cas pratiques.
- DPE neuf : cas pratiques
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▸ ▿ Réglementation thermique (1,5 ECTS)
Volume horaire :
15h CM / 24h TP
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Objectifs pédagogiques :
Le principal objectif de cette unité d'enseignement est de faire acquérir aux élèves les fondements de la réglementation thermique que ce soit dans le neuf (RT2005) ou l'existant (RTex). Il s'agira d'une part de bien comprendre les obligations actuelles des acteurs de la construction et de se projeter vers la RT2012, et d'autre part d'appréhender les obligations des acteurs de la rénovation.
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Programme :
- Réglementation thermique dans le neuf (12h00)
Le cadre de la réglementation thermique des bâtiments neufs :
- Analyse des textes applicables et synthèse,
- Lien avec les orientations du Grenelle de l'environnement,
Perspectives RT 2012 et des différents accords européens
La mise en œuvre de la réglementation thermique :
- Niveaux réglementaires et données d'entrée,
- Labels de performance.
Exemple de mise en application, (2h)
Ce qu'impliquent les perspectives de 2012.
- Réglementation thermique dans l'existant (12h00)
Le cadre de la réglementation thermique des bâtiments existants :
- Analyse des textes applicables et synthèse,
- Nouvelles responsabilités des acteurs de la construction dans l'existant,
- Lien avec les orientations du Grenelle de l'environnement,
Perspectives des différents accords européens.
La mise en œuvre de la réglementation thermique existant :
- RT élément par élément et RT globale,
- Niveaux réglementaires et données d'entrée,
- Labels de performance existants.
Exemple de mise en applications et perspectives réglementaires. (2h)
Intitulés des TPs :
Présentation de la Boîte à Outil (BAO) de Promodul proexpert (calculs 3CL et Th C-E ex) pour les Maisons Individuelles et pro2R pour les Logements Collectifs.
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▸ ▿ Gestion Technique des Bâtiments (1,5 ECTS)
Volume horaire :
12h CM / 12h TP
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Objectifs pédagogiques :
Acquérir les connaissances pour concevoir, réaliser, paramétrer et mettre en service une installation Domotique/immotique. Introduction au métier d'intégrateur.
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Programme :
Avoir une bonne connaissance de l'offre et produits sur le marché.
Savoir cibler et révéler les besoins d'un client.
Savoir concevoir une installation de base.
Planifier un projet.
Savoir câbler une installation type dans le respect de la topologie.
Maîtriser le paramétrage et la programmation de l'installation électrique.
Savoir paramétrer un superviseur.
Créer des fonctions logiques afin de répondre aux demandes du client.
Connaitre les principes de fonctionnement et de mise en oeuvre du bus KNX.
Maîtriser l'outil logiciel ETS (EIB Tool Software) pour la conception et la mise en service d'un projet KNX.
Développer ses connaissances sur la base de données des fabricants pour le logiciel ETS.
- Jour 1 - Généralités : Réglementation et grands principes de la GTB
La réglementation thermique, labels et directives.
La réglementation thermique RT 2005 - RT 2012.
La Réglementation Thermique pour l'existant.
Textes spécifiques à la régulation et à la GTB.
Analyse du marché quantitative et qualitative.
Tour d'horizon et présentation des réelles solutions disponibles sur le marché.
Méthode d'orientation au milieu des offres en fonction des topologies, prix, richesses fonctionnelles et difficultés d'accès.
Une GTB, Gestion Technique du Bâtiment, c'est quoi?
Efficacité énergétique active.
les différents protocoles : Bacnet, ModBus, KNX, …
Architecture générale.
Schémathèque GTB, analyse fonctionnelle et liste de points.
Inter opérabilité : éclairage, stores et CVC.
Informations communiquantes et intelligence des données.
Construction d'une liste de points.
- Jour 2 - Rêgles et outils de conception et de réalisation
Créer un projet KNX.
Principes et avantages d'une solution bus.
Le bus KNX : Technologie, Topologie, Télégrammes, Composants (principes et fonctions).
Règles d'installation.
Présentation de l'outil universel de configuration ETS.
Etudes des parties « conception » et « mise en service » d'un projet d'installation KNX.
Pratique :
Câblage d'une installation type.
- Jour 3 - Programmation de l'électricité communicante
Documenter l'installation avant de paramétrer : organisation des E/S, logique d'adressage individuel, méthode de hiérarchisation des fonctions, plan d'adressage IP, dossier technique.
Pratique :
Adressage individuel, tests et diagnostics, construction des fonctions, téléchargement et mise en service.
- Jour 4 - Paramétrage des superviseurs
Pratique :
Installation d'un logiciel de supervision, importation des fonctions de l'électricité communicante.
Design de l'interface graphique pour l'utilisateur.
Construction de fonctions logiques supplémentaires.
Paramétrage du réseau informatique pour la mise en oeuvre de la télémaintenance.
Test d'aptitude (QCM).
Incluant des exercices d'application avec produits d'entrée /sortie de type éclairages régulation chauffage :
- Tests et diagnostics.
- Réalisation d'une installation avec des coupleurs de ligne.
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DÉTAILS DU SEMESTRE 10
M.E. Stage de Fin d'Études (30 ECTS)
▸ ▿ Stage de fin d'études (30 ECTS)
Volume horaire :
4 à 6 mois
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