Station d’irrigation IRIS Sommaire Station d’irrigation IRIS Auteurs Aide à l’approche fonctionnelle et structurelle d’un système Présentation du système réel Présentation du système didactique Approche fonctionnelle Bibliographie – Sites Internet Guide de navigation Quitter

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Auteurs AUTEURS BARTHEN Norbert, professeur au lycée Victor Hugo de Colomiers CHOULLI Rachid, professeur au lycée Jolimont de Toulouse MENDOUSSE Jean-Michel, formateur à l’IUFM Midi-Pyrénées MIAS Serge, formateur à l’IUFM Midi-Pyrénées, responsable du groupe

Frontière du système réel Canalisations amovibles Présentation 1/2 Frontière du système réel A0 Asperseurs Canalisations amovibles Borne d’irrigation Unité de pression Point d’eau

Caractéristiques du système réel Présentation 2/2 La station d’irrigation de VERNIOLLE possède comme source d’eau l’ARIEGE. Cette eau transite par les canalisations de la station jusqu’aux bornes situées à proximité des cultures. Le débit total est de 1080 litres/s La hauteur manométrique totale est de 160 m. L’eau est filtrée (filtre de 1,5 mm). Le pompage se fait à l’aide de huit groupes (deux sont utilisés soit en vitesse fixe, soit en vitesse variable). Une cuve de 25000 litres assure la protection « anti-bélier ». L’alimentation en énergie électrique est assurée par une ligne de 20 KV et un poste de transformation de 3*1250 KVA. La surface d’arrosage doit rester constant, les asperseurs sont calibrés en débit sous une pression donnée. Le nombre d’asperseurs en service peut varier, donc le débit varie, donc il est nécessaire de maintenir la pression constante.

Notions d’hydraulique Grandeurs et unités Pression : la pression s’exprime en Pascal ou en Bar Pascal 1 Pa = 1 N / m² Bar 1 bar = 105 Pa Hauteur manométrique : c’est la différence de pression entre deux points A et B. H = PB - PA en mètres de colonne d’eau (m.c.e.). Dans la pratique on considèrera : 1 bar = 10 m.c.e. Hauteur manométrique totale : HMT = HGA + HGR + PA + PR + P HGA : Hauteur géométrique d’aspiration HGR : Hauteur géométrique de refoulement PA et PR : pertes de charge P : Pression utile au niveau de l’aspersion. Puissance utile nécessaire à la pompe : Pu : puissance utile de la pompe en Watts m : masse d’eau en kg pompée en un temps t en s (calculée à partir du débit en m3/h) P H G R A o m p e

Photo du système didactisé

Caractéristiques du système didactisé Le système est homothétique en débit et en pression à la station d’irrigation de VERNIOLLE en ARIEGE. La surface d’arrosage doit rester constante, les asperseurs sont calibrés en débit sous pression donnée. Le nombre d’asperseurs en service peut varier, donc le débit varie aussi. Il est donc nécessaire d’assurer le maintien de la pression à valeur constante quel que soit le débit afin de garder constante la surface d’arrosage. Le système fonctionne en circuit fermé, l’eau pompée est refoulée dans la bâche. La mise sous pression se fait à l’aide de deux groupes motopompes, un à vitesse fixe, l’autre à vitesse variable. Deux réservoirs de 25 litres assurent la protection « anti-bélier ». L’alimentation électrique : 3*400V + N + PE Pour la régulation, le système dispose : soit d’une carte de régulation associée au modulateur en mode automatique, soit de l’automate avec son superviseur en mode automate. Enfin l’eau véhiculée à l’intérieur d’une tuyauterie ( tuyaux, coudes et crépines ) est soumise à des contraintes de frottements appelés « pertes de charge ». Celles-ci sont simulées sur le système didactique par une vanne.

Fonction globale : A-0 A-0 Irriguer par aspersion A0 Analyse fonctionnelle>A-0 Réseau EDF 3*400V – 50Hz Nombre d’asperseurs Pertes de charge Réservoirs tampons Programme API Modes de marches Consigne de pression Paramètres PI Réglage du pressostat Marche Arrêt Arrêt d’urgence W C R E Eau stockée à la pression atmosphérique Informations pupitre Irriguer par aspersion , , Eau aspergée sous pression A0 Energie calorifique perdue Station d’irrigation A-0

Diagramme A0 A0 W R E Eau stockée à la pression atmosphérique Analyse fonctionnelle>A-0>A0 W R E Consigne pression Modes de marche Ws Communiquer avec le système Informations pupitre Ws A1 Réglage PI Seuils pressostat Pupitre Consigne Traiter les données Commande variateur A2 Ws Carte de régulation API Energie électrique modulée Energie calorifique perdue Energie électrique 3x400V+N+PE Gérer et moduler l’énergie Ws Caractéristiques du réseau hydraulique Image fréquence Rotation PV W C A3 Contacteurs Variateur Eau stockée à la pression atmosphérique Eau aspergée sous pression Filtrer, mettre sous pression et distribuer A4 Électropompes Réservoirs Crépines canalisations Images débit, pressions amont et aval Ws R Réglage capteurs Acquérir les états du système A5 Capteurs de débit Capteurs de pression Etat contact pressostat A0 Image pression amont

Filtrer, mettre sous pression, distribuer A4 Analyse fonctionnelle>A-0>A0>A4 Ws C Energie électrique modulée Caractéristiques du réseau hydraulique Pertes calorifiques Eau stockée à la pression atmosphérique Filtrer et refouler A41 Électropompes Electrovannes E C Pertes de charge Fuites d’eau Eau sous pression constante et à débit spécifié Distribuer L’eau A42 Canalisations Pertes calorifiques Pression aval Ws C Asperger A43 Asperseurs Electrovannes Eau aspergée sous pression A4

Support d’activité A-0 Support d’activité A-0 A0 Voir synoptique

Capteur pression amont Synoptique du système Synoptique Manomètre Réservoirs 25 L Pompe à vitesse fixe vitesse variable Électrovannes Asperseur Clapet Pressostat Capteur pression amont Capteur débit Aspiration Vanne pertes charges Capteur pression aval

Pupitre de commande Indication de la pression amont Indication de la vitesse de rotation De la pompe à vitesse variable Indication de la pression aval Indication du débit Commande des électrovannes Cliquez dessus Pour agrandir

Détails du pupitre Voyant fonctionnement pompe à vitesse fixe Voyant défaut Consigne pression Voyant mise sous tension Choix du mode de fonctionnement Bouton poussoir et voyant marche Voyant fonctionnement pompe à vitesse variable Bouton poussoir arrêt Bouton poussoir essais lampes Bouton d’arrêt d’urgence

Photo carte de régulation Schéma

Schéma carte régulation Carte de régulation

Photo API TSX Micro Entrées sorties analogiques Schéma de câblage des entrées TOR automate Schéma de câblage des sorties TOR automate Schéma de câblage des entrées et sorties analogiques TSX Micro

Commande des électrovannes Schéma des entrées API Entrées TOR Module de sorties automate Commande des électrovannes

Voyants de mise en service des électrovannes Schéma des sorties API Sorties TOR Module de sorties automate Voyants de mise en service des électrovannes

Schéma des entrées sorties analogiques Sortie analogique TSX Micro Entrées analogiques

Photo contacteurs variateurs Leroy Somer Digidrive Se 2,5T Ientrée = 6,4A sous 400V – 50Hz Isortie = 4,2A à fréquence de découpage 3 KHz Pmoteur = 1,5Kw Schéma

Schéma contacteurs variateur

Photo motopompe Caractéristiques pompe à vitesse variable : Moteur Leroy Somer LS 90S Couplage étoile 400V – 50Hz Nn = 2870 tr/min cos φ = 0,81 et In = 3,3A Puissance : 1,5 KW turbine Leroy Somer MIV 5.7/B Hmax = 80m Caractéristiques pompe à vitesse fixe : Moteur Leroy Somer LS 80L Couplage étoile 400V – 50Hz Nn = 2835 tr/min cos φ = 0,84 et In = 2,5A Puissance : 1,1 KW turbine Leroy Somer MIV 5.5/B Hmax = 58m Schéma

Schéma de puissance (motopompe) Moteur à vitesse variable 1,5 KW Moteur à vitesse variable 1,1 KW

Photo réservoirs Réservoirs Vessies Capacité : 25L Fonction : Anti-coups de bélier (Stabilise les fluctuations de pression et de débit)

Vanne pertes de charges Photo canalisations Photo canalisations canalisations Vanne pertes de charges Fonction : permet de simuler les pertes de charges dans la canalisation

Capteurs de pressions Capteur de pression amont ou aval Caractéristiques : • Type : ED 517 / 314 . 411 / 075 • Gamme de pression : 1 – 10 bars • signal de sortie : 0 – 10 V DC Fonction : Mesurer la pression et fournir en sortie une tension continue de 0 à 10V proportionnelle à la pression. Cette information est envoyée à la carte de régulation Schéma

Capteur de débit Capteur de débit Caractéristiques : Capteurs de débit Capteur de débit Caractéristiques : Capteur à roue à palettes SIGNET 515 Plage de mesure : 0,3 à 6 m/s Précision : ± 1 % de la pleine échelle Aucune tension d’alimentation Signal de sortie : 0,3V par m/s 15 à 18 Hz par m/s Schéma

Schéma capteurs de pression Capteurs de pression amont et aval

Schéma capteur de débit

Bibliographie et sites Internet Système de distribution d’eau asservi en pression (Réseau National de ressources en Électrotechnique - matériel didactique LEROY SOMER) Toutes les photos ont été réalisées au lycée Jolimont et elles sont libres d’utilisation

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auteurs auteurs AUTEURS BARTHEN Norbert, professeur au lycée Victor Hugo de Colomiers CHOULLI Rachid, professeur au lycée Jolimont de Toulouse MENDOUSSE Jean-Michel, formateur à l’IUFM Midi-Pyrénées MIAS Serge, formateur à l’IUFM Midi-Pyrénées, responsable du groupe