EPAP – Epreuve pratique d’activité pédagogique Etude énergétique globale – Sorbetière Alexandre Mansur

PLAN Présentation du système Mesures effectués lors du TP Séquence pédagogique Questions Alexandre Mansur

1. Présentation du système Générale - Diagramme de définition de blocs Fonctionnement – Diagramme PV Exploitation de la machine - Diagramme paramétrique Alexandre Mansur

1. Présentation du système Générale – diagramme de définition de bloc Consigne : durée Effecteurs : compresseur, ventilateur, malaxeur / échangeur thermique Capteur : température Fonctionnement – diagramme PV Compression adiabatique Refroidissement isobare Détente adiabatique Echauffement isobare Alexandre Mansur

1. Présentation du système Exploitation de la machine – diagramme paramétrique Energie électrique d’alimentation Intensité Tension Temps Energie calorifique de refroidissement de la glace Modèle de comportement thermodynamique Température Alexandre Mansur

1. Présentation du système Thème sociétale : Transformer Problématique et mise en situation : Mise en place d’un système permettant le refroidissement d’un liquide Problème technique : Modéliser le comportement d’une sorbetière Objectifs : Analyser et modéliser fidèlement le fonctionnement du système pluri-technique, sous ses aspects énergétique. Alexandre Mansur

2. Mesures effectuées lors du TP Estimation des pertes énergétiques électriques internes Estimation des pertes énergétiques du système Répartition de l’énergie électrique dans le système Alexandre Mansur

2.Mesures effectuées lors du TP Matériel mis à disposition : Sorbetière Câbles électriques Wattmètre Thermomètre Logiciels de bureautique Alexandre Mansur

2.Mesures effectuées lors du TP Estimation des pertes énergétique électriques internes 2 min : malaxeur seul P_élec_prise = 35,4 W P_élec_malaxeur = 33,3 W Soit un perte énergétique interne de : (35,4-33,3)*2*60 = 252 J Alexandre Mansur

2.Mesures effectuées lors du TP Estimation des pertes énergétique du système Puissance en fonctionnement : Compresseur : 105 W Ventilateur : 3,8 W Malaxeur : 32,5 W Prise électrique : 145,5 W Durée d’utilisation pour 500ml d’eau : 14 min Soit une perte énergétique électrique de : 3528 J Alexandre Mansur

2.Mesures effectuées lors du TP Estimation du rendement énergétique du système Modèle thermique : Capacité thermique de l’eau liquide : 4185 J/(kg.K) Masse d’eau : 0,5 kg Température de l’eau init(iale : 22,5°C Energie = m*cp*delta_T Energie nécessaire : 47081 J Alexandre Mansur

2.Mesures effectuées lors du TP Estimation du rendement énergétique du système Energie électrique fournie : 145,5*14*60 = 122220 J Rendement énergétique global du système : 39 % Alexandre Mansur

2.Mesures effectuées lors du TP Conclusion : Pertes énergétiques internes faibles Compresseur : énergivore Rendement ~ 39% Alexandre Mansur

3. Séquence pédagogique Cadre général Objectifs visés - Programme Apprentissage – Déroulement de la séquence Structuration des connaissances Alexandre Mansur

3.Séquence pédagogique Cadre général Cycle terminal (1ère et terminale) STI2D en tronc commun Objectifs de la STI2D : Mieux préparer les élèves aux études supérieures Spécialisation plus fluide Formation évolutive en fonction des besoins de la société Objectifs de formation : Concepts de base de la technologie industrielle dans une logique de limitation de l’impact environnemental Pédagogie de l’action, à dominante inductive Communication Nombre d’heure allouées : 1ère : 7h/semaine Terminale : 5h/semaine Alexandre Mansur

3.Séquence pédagogique Exploitation pédagogique : Situation : Cadre général Exploitation pédagogique : Modélisation du comportement énergétique global d’un système Situation : Classe de 36 élèves Début de première année cycle terminal (classe de 1ère) Alexandre Mansur

3.Séquence pédagogique Objectifs et compétences Alexandre Mansur

3.Séquence pédagogique Programme Alexandre Mansur

3.Séquence pédagogique Déroulement de la séquence 4h d’activités pratiques (AP) – classe dédoublée Organisation fonctionnelle d’une chaine d’énergie Modèles de comportement 2x2h de travaux dirigés (TD) simulation d’un système mécanique et comparaison avec les résultats obtenus lors de l’AP – classe dédoublée 4x1h de restitution oral par les élèves / évaluation formative – classe entière 2h de cours de remédiation Alexandre Mansur

3.Séquence pédagogique Thème sociétal : Supports : Déroulement d’une séance d’AP Thème sociétal : Transformer Supports : Sorbetière Panneau solaire Vélo électrique Robot Roomba Problématique et mise en situation : Améliorer le rendement énergétique global du système pluri-technique Problèmes techniques : Déterminer les composants les plus énergivore Modéliser le comportement des composants en vue d’une prédiction de comportement énergétique du système Alexandre Mansur

3.Séquence pédagogique Moyens et ressources : Déroulement d’une séance d’AP – Sorbetière Moyens et ressources : Sorbetière Câbles électriques Wattmètre Thermomètre Logiciels de bureautique Principales activités et thèmes abordés : Elaboration d’un modèle de comportement Quantification expérimentale du rendement énergétique du système Alexandre Mansur

3.Séquence pédagogique Etude générale du système – 1h Déroulement d’une séance d’AP – Sorbetière Etude générale du système – 1h Organisation fonctionnelle de la chaine d’énergie Mesures expérimentales – 2h Protocole expérimental à suivre Relevé de température Relevé des puissances électriques internes Etablissement d’un modèle de comportement - 1h Justification des hypothèses données Recherche des caractéristiques utiles pour la modélisation Alexandre Mansur

3.Séquence pédagogique Espace de formation Déroulement d’une séance d’AP Espace de formation Laboratoire de sciences de l’ingénieur – les îlots Alexandre Mansur

3.Séquence pédagogique Conclusion L’élève a pu à travers cette séquence pédagogique : Approche fonctionnelle d’un système – niveau taxonomique 1/2 Justification d’un modèle de comportement Alexandre Mansur

4.Questions Merci de votre attention Alexandre Mansur

5.Annexes Alexandre Mansur