Dégrilleur automatique

Dégrilleur automatique

Chapitre II : Etude générale du dégrilleur et de son environnement

Principe du dégrillage

Le dégrillage constitue en général la première étape du traitement des eaux usées. Il consiste à éliminer les déchets plus ou moins volumineux tels que les chiffons, les textiles, les papiers, les plastiques, ou encore les branches et les feuilles entraînées par les eaux s’écoulant dans les canalisations d’assainissement.
Le dégrillage permet de protéger les ouvrages en aval de la station contre les dommages qui peuvent être causés par les objets de grande taille contenus dans le flux des eaux usées (protection des équipements électromécaniques, réduction des risques de colmatage des conduites)De plus, il garantit l’absence de matière flottante visible à l’œil nu dans les eaux épurées au niveau des exutoires. Il s’agit d’une étape importante pour obtenir une boue qui ne contienne pas de déchets non biodégradables comme du plastique, et qui soit donc susceptible d’être valorisée.
Comme son nom l’indique, ce traitement est réalisé à l’aide de grilles positionnées au sein d’un canal rectiligne qui interceptent les déchets. Son efficacité dépend en grande partie du dégrilleur utilisé, du diamètre des barreaux et de l’espacement entre chacun d’eux, ainsi que de certaines caractéristiques du milieu dont proviennent les eaux. En effet, la nature des activités industrielles ou commerciales dans le bassin versant et le système d’égout (unitaire ou séparatif) à l’entrée de la STEP ont une influence sur la nature des refus et leur concentration dans les eaux.

Définition du produit et de son environnement

Le Processus de Design d’un Produit PDP englobe en général la démarche de définition et réalisation du produit. C’est-à-dire de la définition du produit et des besoins du client jusqu’à sa réalisation de ce produit, en particulier les activités liées à la conception du produit. Il peut être résumé comme suit :

Définition du produit et planification

C’est la première étape inaugurant tout processus de conception ou de développement d’un produit, elle permet de bien identifier le projet, ainsi que de mettre en évidence ses critères de réussite ainsi que ses contraintes. En outre, c’est durant cette étape qu’on essaye de bien comprendre les exigences du client.

Contexte général du projet et intervenants

Contexte : Le Programme National d’Assainissement Liquide des Eaux Usées (PNA), qui a été lancé en 2005, fixe parmi ses objectifs :
• Atteindre un volume des eaux usées traitées de 60% en 2020 ;
Atteindre un volume des eaux usées traitées de 100% en 2030.
D’où la nécessité des stations d’épuration et de ses différents composants, notamment les dégrilleurs automatiques.
Clients et interacteurs : Stations de traitement des eaux usées.

Analyse des besoins

La bonne identification des besoins et des attentes du client est une chose d’une extrême importance. Car cela permet de prendre en considération ces spécifications dans l’étude conceptuelle à réaliser.
En effet, après une entrevue avec le client, ce dernier exprime plusieurs fonctions à prendre en considération :
Avoir un dégrilleur totalement automatique ;
Avoir un dégrilleur en inox 304 L ou 316 L ;
Avoir un dégrilleur monobloc ;
Avoir un dégrilleur facile à fixer ;
Avoir un dégrilleur robuste .
Telles sont les besoins exprimés verbalement par notre client. Cependant, il est nécessaire de les analyser par de divers moyens afin d’en tirer le maximum d’idées.
Pour cela on va utiliser le diagramme de Kano.
-Principe :
C’est une approche « multidimensionnelle » qui repose sur le postulat que la satisfaction et l’insatisfaction ne reposent pas sur les mêmes types de critère.
Le modèle de Kano définit trois types d’attentes clients :
1. Les attentes de base («must be») : Celles-ci ne sont pas nécessairement énoncées mais causent de l’insatisfaction si ces besoins latents ne sont pas remplis (un mauvais accueil dans un point de vente, la faible autonomie du téléphone mobile, etc.)
2. Les attentes proportionnelles («more is better») : également dénommées attentes de performance. Le temps d’attente au service client peut s’analyser ainsi : «moins j’attends, plus je suis satisfait».
3. Les attentes attractives : Généralement non exprimées, ces attentes apportent un petit plus pour le client et procurent une grande satisfaction. La récompense spontanée de la fidélité d’un client en est un parfait exemple.
Tableau II.1 : Principe de Kano appliqué au dégrilleur

Analyse fonctionnelle du système

Lors de cette étape, on essaye d’exprimer chacun des besoins du client sous forme de fonctions que le produit doit réaliser. Cette façon de faire permet de mieux comprendre le besoin réel et, ensuite, de trouver une solution optimale répondant à ce besoin. Ceci évite de choisir la première solution se présentant à l’esprit et ainsi, favorise la recherche systématique de solutions les mieux adaptées.

Rechercher les fonctions

Cette étape a pour but de formuler toutes les fonctions du dégrilleur automatique, et dans laquelle on va utiliser certains outils de la méthode dite RESEAU.
Examen de l’environnement
C’est la méthode qui précise les différents interacteurs avec notre produit tout au long de son cycle de vie. Cette méthode se réalise en cinq points :
1-Définir le cycle de vie
2- identifier tous les interacteurs d’un produit
3- caractériser tous les interacteurs
4- chercher les fonctions d’adaptation
5- chercher les fonctions d’interaction
Lors de son utilisation, le dégrilleur automatique est en relation avec plusieurs éléments, ce qui dégage certaines fonctions d’adaptation :
Avec :
1  Bloquer les déchets ;
2  Expulser les déchets hors du dégrilleur ;
3  Permettre l’écoulement des eaux usées ;
4  Filtrer l’eau usée ;
5  Préserver la vie de l’opérateur ;
6  Faciliter l’intervention le l’opérateur ;
7  – Résister aux changements climatiques ;
– Respecter les normes de bruit ;
8  S’adapter à la source d’alimentation électrique existante ;
9  S’adapter à la forme de la conduite ;
10  Eviter toute sollicitation de la conduite lors de la fixation ou de l’intervention humaine.
En outre, puisqu’il y a une interaction à travers le produit entre les différents éléments, il existe aussi des fonctions d’interaction à expliciter :
Figure II.5 : Fonctions d’interaction du dégrilleur automatique
1  Ne pas expulser des gouttes d’eau usée à la zone d’activité de l’opérateur ;
2  Ne pas encombrer la zone d’activité de l’opérateur ;
– Respecter les normes de bruit et des émissions d’odeurs et gaz ;
3  Ne pas expulser les déchets dans la zone d’activité de l’opérateur ;
– Eviter tout effet nocif de ces déchets sur la santé de l’opérateur ;
4  Diminuer au maximum l’impact des déchets sur l’entourage ;
5  Diminuer au maximum la perturbation du débit des eaux usées dans la conduite ;

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Table des matières

Introduction générale
Chapitre I: Présentation du lieu d’accueil
1) Présentation
2) Services offerts par Newtech
2) a) Ingénierie hydromécanique
2) b) Expertise et audit industriel
2) c) Etudes, calculs et simulation
2) d) Ingénierie des systèmes d’informations et multimédia ……
2) e) Mécatronique
2) f) Etudes, conseils et accompagnement
2) g) Formation continue
Chapitre II: Etude générale du dégrilleur et de son environnement
I) Principe du dégrillage
II) Définition du produit et de son environnement
1) Définition du produit et planification
1) 1) Contexte général du projet et intervenants
1) 2) Analyse des besoins
2) Analyse fonctionnelle du système
2) 1) Rechercher les fonctions
2) 1) a) Examen de l’environnement
2) 1) b) Examen des efforts et des mouvements
2) 1) c) Analyse d’un produit de référence
2) 2) Ordonner les fonctions
2) 2) a) Diagramme FAST
2) 3) Caractériser les fonctions
2) 4) Hiérarchiser les fonctions
3) Le cahier de charge fonctionnel (CdCF)
Chapitre III : Paramètres généraux liés au dégrilleur
I) Facteurs de choix et de conception des dégrilleurs
1) Sélection et choix des dégrilleurs
2) Critères de conception
II) Dimensionnement de la grille du dégrilleur
1) Conditions existantes
2) La surface minimale de la grille
3) Détermination des dimensions et caractéristiques de la grille
3) a) Angle d’inclinaison
3) b) Dimensions de la grille
3) c) Calcul du nombre des barreaux
4) Etude hydraulique
5) Forme et dimensions des barreaux
6) Refus de dégrillage
6) a) Quantité de refus
6) b) Devenir des refus de dégrillage
III) Solutions de conception
1) Choix du dispositif de nettoyage des barreaux
2) Choix du dispositif de mouvement des peignes
3) Choix de l’angle d’inclinaison
4) Choix du dispositif de nettoyage de peignes
Chapitre IV : Conception des éléments du dégrilleur automatique
A) La chaîne de manutention
I) Facteurs de choix et de conception de la chaîne de manutention
1) Choix de la chaîne
2) Pignon moteur
3) Mode d’appui de la chaîne
4) Nature de charge
5) Support de la charge
6) L’entraxe
7) Conditions de travail de la chaîne
7) a) Environnement
7) b) Parcours de la chaîne
7) c) A-coups
7) d) Effet polygonal
II) Dimensionnement de la chaîne de manutention
1) Conditions existantes
2) Choix des paramètres du pignon moteur et de la roue
2) a) Le pignon moteur
2) b) La roue dentée
3) La longueur de la chaîne
4) Calcul des efforts s’exerçant sur la chaîne
4) a) Effort de traction maximal
4) b) Effort normal maximal
5) Calcul pour tenue à l’usure des articulations
6) Calcul pour tenue à l’usure des galets
7) Les coefficients de frottement
8) La puissance demandée à l’arbre moteur
9) Application numérique
9) a) La longueur de la chaîne
9) b) Longueur de la chaîne en maillons
9) c) La masse de la chaîne
9) d) Le poids de la chaîne
9) e) Le poids des accessoires de la chaîne
9) f) Le poids des brins
9) g) Le poids s’exerçant sur les galets
9) h) L’effort normal maximal
9) i) L’effort caténaire
9) j) L’effort de traction maximal
9) k) Surface minimale de l’articulation
9) l) La puissance du moteur d’entraînement
B) L’arbre et les roulements de la chaîne de manutention
I) L’arbre lié au pignon moteur
1) 1) Conception basée sur la résistance
1) a) Démarche
1) b) Code ASME
1) c) Code Westinghouse (Théorie du cisaillement maximal)
1) d) La méthode de Von Mises- Hencky- Goodman
2) Conception basée sur la déformation
2) a) La déformation latérale
2) b) Calcul de la déformation latérale
2) c) La déformation en torsion
3) Conception basée sur la vitesse
3) a) La notion de vibration d’arbres
3) b) Hypothèse de Rayleigh
3) c) Fréquence de vibration de l’arbre selon l’hypothèse de Rayleigh
II) Le roulement lié à la roue dentée
1) Choix du roulement
2) Paramètres de dimensionnement du roulement
2) 1) Données de départ
2) 1) a) Nature des charges
2) 1) b) La vitesse de rotation du roulement
2) 1) c) La durée de vie
2) 1) d) Le diamètre du roulement
3) La démarche de dimensionnement du roulement
3) 1) La prédétermination
3) 1) a) Calcul préliminaire de la charge dynamique équivalente P
3) 1) b) Calcul préliminaire de la charge dynamique C
3) 1) c) Le choix préliminaire du roulement
3) 2) La détermination du roulement
3) 2) a) La charge statique équivalente
3) 2) b) Validation du choix préliminaire
C) Conception et dimensionnement de la structure métallique :
1) Choix du matériau
2) Composition de la structure métallique
3) Conception du couvercle
3) a) Tôles de fixation latérale
3) b) Tôle de décharge
3) c) La tôle de couverture
3) d) Le couvercle supérieur
II) Le peigne :
III) Le dispositif du nettoyage des peignes
Chapitre V : Conception des éléments du dégrilleur sous le logiciel CATIA V5 R20
1) Dessin de la plaque supportant la grille
2) Dessin des barreaux
3) Dessin des peignes
4) Dessin du support des peignes
5) Dessin du vis de fixation du peigne sur le support
6) Dessin des autres éléments
7) Assemblage final du dégrilleur
Chapitre VI : automatisation du dégrilleur
I) Principe
II) Représentation du fonctionnement
1) GRAFCET du niveau 1
2) GRAFCET du niveau 2
3) Le chronogramme
3) a) Cas où l’étape X 20 est active
3) b) Cas où l’étape X 30 est active
Conclusion
Bibliographie

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