Corrigé Bac STI2D Enseignements technologiques transversaux 2014

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Q1.1 On
s’intéresse dans un premier temps à l’impact sur la population de ce choix architectural.
Compléter le tableau 1 après l’avoir reproduit sur feuille de copie (attention : on peut trouver
plusieurs croix par ligne).
Publié le : mercredi 18 novembre 2015
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Correction ­ BAC STI2D 2014 ­ Enseignements Technologiques Transversaux 
Par Liam JACK et Lucas PIRES 
Q1.1 ­ On s’intéresse dans un premier temps à l’impact sur la population de ce choix architectural. 
Compléter le tableau 1 après l’avoir reproduit sur feuille de copie (attention : on peut trouver 
plusieurs croix par ligne). 
 
  Gérant  Riverain  Usager 
Réduire la pollution    ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­   
Limiter le bruit transmis      ­­­­­­­­­­­­­­­­­ 
Réguler la température  ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­    
Limiter le bruit reflechi    ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­   
 
 
Q1.2 ­ Indiquer sous quelle forme est exprimé l’objectif du standard Minergie. Indiquer la valeur 
limite de cette exigence dans le cas de la gare M2 et expliciter de manière simple sa 
signification. 
 
L’objectif du stand Minergie est exprimé sous la forme d’une valeur limite de consommation d’énergie. 
 
Selon le tableau des exigences Minergie, la gare M2, classée comme lieu de rassemblement (V) doit 
consommer moins de 40 kWh.m² en termes de chauffage, de l’eau chaude et de l’aeration. 
 
Q1.3 ­ Compléter sur le document DR1 les données du modèle de comportement thermique de la 
façade Est. 
 
 
 
 
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Par Liam JACK et Lucas PIRES 
Q1.4 ­ Parmi les paramètres d’entrée, identifier en les entourant en vert sur le DR2 les 
paramètres externes et en bleu les paramètres internes du modèle. 
 
 
Q1.5 ­ Indiquer pour chaque paramètre interne si sa valeur doit être maximisée ou 
minimisée pour obtenir une isolation thermique optimale. 
 
­ Conductivité thermique λ1 : minimisée 
­ Conductivité thermique λ2 : minimisée 
­ Conductivité thermique λ3 : minimisée 
­ Conductivité thermique λ4 : minimisée 
 
­ Épaisseur de la couche 1 : maximisée 
­ Épaisseur de la couche 2 : maximisée 
­ Épaisseur de la couche 3 : maximisée 
­ Épaisseur de la couche 4 : maximisée 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Par Liam JACK et Lucas PIRES 
 
 
Q1.6 ­ Sur le document DR3, déterminer par traçage la valeur de l’épaisseur d’isolant 
type mousse PU permettant une performance d’isolation thermique à 2 couches (béton 
armé + mousse PU) équivalente à la solution à 4 couches (mur végétalisé). 
 
 
 
Q1.7 ­ Justifier, dans une approche de développement durable, le choix de la solution 
de mur végétalisé par rapport à une solution classique d’isolation (avec un isolant de 
type mousse PU seul) à l’aide des documents DT4 et DT6. 
Rédiger votre argumentaire sur feuille de copie, en y incorporant des données chiffrées 
pertinentes. 
 
­ Le polyurethane produit environ 3 fois plus d'énergie grise que le substrat Canevaflor 
­ Substrat Canevaflor plus agréable qu’une simple façade 
 
Q2.1 ­ Selon le standard Minergie, relever quel doit être le surcoût financier maximum 
de la solution Canevaflor par rapport à une construction traditionnelle. 
 
Le surcout financier ne doit pas dépasser de 10% du prix  d’une construction traditionnelle. 
 
 
 
 
 
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Par Liam JACK et Lucas PIRES 
Q2.2 ­ Identifier l’électrovanne pilotant le circuit d’eau claire ainsi que celle pilotant 
Voir schéma le circuit d’eau fertilisée. 
 
L’électrovanne pilotant le circuit d’eau claire est EV7, l’électrovannce pilotant le circuit d’eau 
fertilisée est EV6. 
 
Q2.3 ­ Identifier le composant assurant le dosage d’engrais. 
 
Le composant assurant le dosage d’engrais est la pompe doseuse Dosatron. 
 
Q2.4 ­ Repérer sur le document DR4, en l’entourant en vert sur le diagramme de blocs 
interne, l’énergie de fonctionnement du Dosatron.  
Justifier la pertinence de l’utilisation d’une telle énergie. 
 
 
Cette solution évite d’utiliser une source d'énergie supplementaire, on utilise la pression de l’eau 
déjà présente pour actionner le piston. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Q2.5 ­ Compléter littéralement sur le document DR5 l’algorigramme de validation d’une 
irrigation autonome en utilisant tout ou partie des paramètres donnés dans le document 
DT5. 
 
Q2.6 ­ Exprimer littéralement la « CONDITION D’IRRIGATION AUTONOME » sur 
l’algorigramme. 
 
 
 
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Q2.7 ­ Réaliser l’application numérique relative à la question précédente. Conclure 
quant à la possibilité d’une irrigation autonome du mur. 
 
 
L’irrigation autonome du mur est assuré sans apport d’eau supplémentaire puisque la quantité 
d’eau non absorbée qui ira dans le réservoir est largement supérieur à la quantité nécessaire à 
l’irrigation du mur. 
 
Q2.8 ­ Justifier à l’aide de cette méthode de calcul, le choix de la gamme D3 pour 
assurer la fertilisation du mur. 
 
Calcul du débit minimum :  
D m i n  =  N gout t e ur s s e c t e ur 2   D gout t e ur s  =  150   2  =  300 L/ h * *
 
Calcul du débit maximum :  
D m ax  =  N gout t e ur s t ous s e c t e ur s   D gout t e ur s  = (300  +  150  +  400  +  150  +  200)    2  =  2 400 L/ h  * *
 
Débit minimum Dosatron : 
10 L/ h  
 
Débit maximum Dosatron : 
3m3/ h  = 3000 L/ h  
 
 
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Les débits minimums et maximums d’irrigation du mur se trouvent dans la plage de débits de 
fonctionnement de la pompe doseuse “Dosatron D3”,  celle­ci pourra donc assurer la fertilisation 
du mur. 
 
Q2.9 ­ Évaluer sur le document DR7 les pertes de charges dans le cas le plus 
défavorable de consommation réelle et de pression. 
 
D de f av or abl e  =  N gout t e ur s s e c t e ur 3   D gout t e ur s  =  400   2  =  800 L/ h  * *
 
 
Q2.10 ­ Justifier la présence d’une pompe d’alimentation en amont de la pompe doseuse 
Dosatron dans le circuit d’irrigation (on prendra comme référence une pression 
minimale en sortie de réservoir de 1,7 bar). 
 
Si on a une pression minimale en sortie de réservoir de 1,7 bar alors dans le cas le plus 
défavorable on perdra 0,8 bar, restant 0,9 bar pour aller jusqu’au circuit d’irrigation, ce qui n’est 
peut être pas suffisant, d’où la nécessite d’une pompe d’alimentation qui permet de compenser 
cette perte de pression de 0,8 bar, en augmentant la pression avant la pompe doseuse de l0,8 
bar, on retrouvera à la sortie de la pompe doseuse la pression originale de 1,7 bar. 
 
 
 
 
 
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Par Liam JACK et Lucas PIRES 
Q2.11 ­ Compléter le diagramme de définition de blocs du Dosatron (DR4) en inscrivant 
pour chaque composant la fonction qu’il réalise (parmi les fonctions intégrées données 
dans la notice constructeur DT7). 
 
 
Q2.12 ­ Le matériau constitutif du piston doseur est le polypropylène. À l’aide du DT8, 
identifier à quel type de contrainte est soumis le plongeur. Citer deux caractéristiques 
principales de ce matériau. 
 
Le plongeur est soumis à une contrainte du type traction ( Schéma DT8 ) 
Les deux principales caractéristique de ce matériau sont son élasticité relativement importante 
et sa grande durabilité dans l’eau. 
 
 
 
 
 
 
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Par Liam JACK et Lucas PIRES 
Q2.13 ­ En analysant le résultat de la simulation statique par éléments finis et les 
données matériau, indiquer si la déformation du piston reste dans le domaine élastique. 
Justifier succinctement la réponse proposée. 
 
La limite élastique du polypropylène est entre 21 et 37 MPa. Lors des simulations le piston 
doseur subissait des efforts maximale de 10,161 MPa, la déformation restait donc dans le 
domaine élastique et revenait à sa position initiale après déformation. 
 
Q2.14 ­ Identifier les matériaux permettant d’obtenir de meilleurs résultats que le 
matériau actuel en fonction des conditions d’utilisation de la pompe. Justifier 
succinctement la réponse proposée. 
 
Des matériaux avec une limite élastique encore plus élevée, comme le polycarbonate ou le 
polyétheréthercétone pourront subir des déformations plus grandes que le piston doseur en 
polypropylene, on pourra donc augmenter le débit dans la pompe doseuse. 
 
Q2.15 ­ En vous basant sur le relevé ci­dessus, indiquer quel était le taux d’humidité à 
20h35. 
 
A 20h35 l’humidité relative du substrat était de 1,5%. 
 
Q2.16 ­ Déterminer la valeur de la tension VR2 pour les deux cas extrêmes d’un taux 
d’humidité relative de 0 % et de 100 % en appliquant la loi d’Ohm V = R ⋅i 
 
Calcul du cas de l’humidité relative à 0% : 
−3 −3U   =  R I  =  28, 7   0, 2368   10   =  6, 79   10  V  0% * * * *
Calcul du cas de l’humidité relative à 100% : 
−3   U   =  28, 7   1, 4   10 = 0, 04 V    100% * *
 
Q2.17 ­ Vérifier que le codage sur 13 bits est adapté pour convertir sous forme 
numérique la plage de tensions relevées par les hygromètres. 
 
On prend les valeurs des deux cas extrêmes de l’hygromètre et on en fait la différence : 
−3    U =  U − U =  0, 04  −  6, 79   10 =  0, 0332 V  100% 0% *
D’après l’enoncé on sait que la résolution du codage numérique est de 15,625 µV par bit : 
−6 −6U / 15, 625   10   =  0, 0332 / 15, 625   10   ≈  2125 * *
On aura donc 2 125 valeurs différentes à encoder en bits. 
 
11 bits permettent d’avoir : 
112 =  2048 valeurs différentes, ce qui n’est pas suffisant. Il faut donc 12 bits : 
122 =  4096 valeurs différentes, largement suffisant pour encoder toutes les valeurs différentes. 
 
 
 
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Par Liam JACK et Lucas PIRES 
Q2.18 ­ Indiquer, pour le cas extrême d’un taux d’humidité relative de 100 %, la valeur 
mémorisée dans le « Current Register » puis compléter le registre sur le DR6. 
 
−3 U =   U − U =  0, 04  −  6, 79   10 =  0, 0332 V  100% 0% *
−6 −6U / 15, 625   10   =  0, 0332 / 15, 625   10   =  2 125 * *
10 2(2 125)   =  (1000 0100 1101)  
 
 
Q2.19 ­ Identifier s’il s’agit d’un bus parallèle ou série. Justifier votre réponse. 
 
C’est un bus série, un bus parallèle utiliserait 16 lignes de communication pour transmettre les 
données, alors qu’ici on n’utilise que 3 lignes de communication et plusieurs composants se 
retrouvent reliés à ce même bus série, avec des adresses réseau pour dire avec quel 
composant communiquer. 
 
Q2.20 ­ Expliciter les gains attendus par l’implantation d’une solution type bus. 
 
­ Moins de fils qu’un bus parallèle. 
­ Les trois mêmes fils relient tous les composants au programmateur les uns après les autres. 
­ Moins de fil à acheter, donc moins cher. 
­ Maintenance facilitée, moins de fils à retrouver et remplacer. 
 
Q2.21 ­ Conclure en indiquant brièvement en quoi les solutions innovantes étudiées 
dans cette partie participent à l’objectif visé de compensation du surcoût d’installation 
du mur végétalisé. 
 
Le système de récupération de l’eau de pluie permet de ne pas utiliser de l’eau potable, 
ressource importante et chère, pour irriguer les murs, ainsi des économies sont faites. Il en est 
de même pour le choix de la pompe doseuse qui utilise la pression de l’eau pour actionner le 
piston, déjà disponible, au lieu d’utiliser une source d’énergie en plus comme l'électricité. Le 
choix du bus de communication série permet également de faire des économies avec moins de 
fils, moins d’encombrement, ce qui facilite aussi une éventuelle maintenance du système. Ces 
solutions doivent permettre de garder le surcout en dessous du seuil de 10%. 
 
 
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Les commentaires (1)
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xp.durenceau

Pratique !

mercredi 9 décembre 2015 - 16:12