CAPET Externe - SII - 2019 - 3ème Concours - Analyse d'un système pluritechnique

CAPET concours externe

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
Épreuve d'admissibilité
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Support : Système de transport urbain par câble

MISE EN SITUATION

1. Contexte

La mobilité joue un rôle prépondérant dans le quotidien et le fonctionnement des sociétés. Il existe plusieurs modes et services d'aide aux déplacements des personnes et des marchandises. Or, nombre d’entre eux pèsent lourd sur l’environnement et la santé, tout en ayant un rôle fondamental dans l’économie et donc sur le plan social.

En 2015, l'Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME) annonçait que le secteur des transports était le premier émetteur de gaz à effet de serre (28 % des émissions sont dus au secteur des transports, dont 91 % plus spécifiquement aux modes routiers). Cette problématique invite l’ensemble des sociétés modernes à repenser les modes de déplacements et encourage à transporter et à se déplacer mieux et autrement tout en garantissant une qualité de service pour les usagers.

Les solutions de transport aérien par câble s'imposent de plus en plus en milieu urbain, notamment pour réunifier une agglomération morcelée, désenclaver des populations excentrées, reconnecter des zones d'activités à des centres-villes. L’entreprise française POMA, leader mondial du transport par câble, propose depuis 2003 des systèmes complètement intégrés aux réseaux de transports urbains.

Ces solutions permettent de s'affranchir des obstacles naturels ou urbains – lac, fleuve, réseau routier ou ferré, immeubles... – et de s'élever sur des dénivelés importants (voir figures 1 et 2).

2. Orientation de l'étude

Dérivées d'un contexte de loisir, les cabines de ces installations sont passives, n’offrant qu’une ventilation naturelle, ou simplement équipées de batteries et de panneaux solaires pour assurer l'éclairage. De nos jours, les usagers attendent un minimum de confort, chauffage, climatisation et de connectivité, écran d’informations et haut-parleurs (voir figure 3).

On se propose ainsi d’étudier la rétroconception thermique des cabines d'une installation existante, réalisée par le groupe POMA, pour répondre aux exigences de confort (id 1.4) en zone tropicale (voir figure 4). Les exigences techniques de l’exploitant de l’installation et les hypothèses de dimensionnement utilisées sont réalistes mais ne correspondent pas nécessairement aux choix retenus dans les solutions déployées sur le système final.

3. Présentation de l'installation existante

L'installation existante se situe dans une ville des caraïbes présentant peu de dénivelé et traversée par deux cours d'eau.

La ligne est constituée en deux tronçons indépendamment motorisés (voir figure 5) : l'une des motorisations se situe au niveau du terminal T2, l’autre au niveau du terminal T3B.

Au T2 se situe également une gare intermédiaire. Les gares T3A et T3B sont indépendantes : le débarquement/réembarquement des passagers est obligatoire pour poursuivre le trajet.

Les gares sont connectées au réseau de bus de la ville (voir figure 6).

Les cabines (voir figure 7) sont équipées de panneaux solaires (voir figure 7, à droite) et batteries alimentant éclairage et haut-parleurs. Les informations sont communiquées aux passagers par radio.

Une structure porteuse est associée à chaque cabine (voir figure 8).

4. Performances attendues

On donne figure 9 un extrait du cahier des charges relatif à la rétroconception envisagée pour la partie thermique.

5. Organisation de la rétroconception

La première partie permet d’évaluer l’impact des modifications envisagées sur la masse de l’ensemble suspendu.

La seconde partie consiste à satisfaire l’exigence 1.4.1 avec des vitrages à teinte variable et la mise en place d’une gestion automatisée de l’occultation.

La troisième partie propose l’étude thermique d'une cabine isolée, exigence 1.4.2, afin de déterminer la puissance frigorifique nécessaire au respect de l’exigence 1.4.4, puis de valider le choix d’un climatiseur.

Dans la quatrième partie, la question de l’autonomie énergétique nécessaire à la mise en place de ces nouveaux équipements est étudiée.

La cinquième partie permet de valider la masse maximale de la cabine assurant la sécurité des passagers.

En sixième et dernière partie, la modification du matériau d’un élément de la structure porteuse limite l’effet de l’augmentation de la masse embarquée.