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Rapport de stage Holcim

  1. 1. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 1 - TCHICH.K Ecole nationale supérieure des arts et métiers ? Préparé par : Tchich kamal ? Encadré par : Mr.Ansari Année universitaire : 2001/2002 RAPPORT DE STAGE ? Choix d’un roulement à rotule ? Dimensionnement d’une pompe
  2. 2. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 2 - TCHICH.K Chapitre 1 : Présentation de la société et généralités sur le ciment
  3. 3. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 3 - TCHICH.K Chapitre 2 Sujet d’étude : calcul des roulements
  4. 4. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 4 - TCHICH.K Chapitre 3 Sujet d’étude : Dimensionnement d’une pompe
  5. 5. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 5 - TCHICH.K Je tiens à présenter mes sincères remerciements à la direction de la société HOLCIM (MAROC) pour sa sensibilisation vis-à-vis des stagiaires, en leurs accordant des stages. Mes remerciements s’adressent également à Mr Ansari et Mr Nabil el Ktami pour tout l’aide et le soutien qu’ils m’ont donné durant la période de stage . Que tous les techniciens du service maintenance trouvent ici mes sentiments les plus respectueux .
  6. 6. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 6 - TCHICH.K Le stage de formation est le plus solide lien qui peut exister entre les études théoriques et leurs applications dans la pratique. Dans cet esprit vient mon stage au sein de la société HOLCIM Maroc, qui a duré un mois et qui était une meilleure occasion pour mieux se familiariser avec le monde industriel et une bonne opportunité pour appliquer ce qu’on acquis à l’école. On m’a proposé comme sujet de stage de faire une étude des roulements qui sont utilisés pour le guidage en rotation du ventilateur cru, ces roulements qui tombent souvent en panne donnent naissance à des surcoûts considérables pour la société. Pour le deuxième sujet s’était le dimensionnement d’une pompe qui permet de refouler l’eau pur le refroidissement du ciment à la sortie du four. Le présent rapport va présenter en générale les différentes étapes de la société ainsi qu’une aperçu sur les services de société, puis on va présenter l’étude qui a été fait sur les roulements du ventilateur, après on va finir par un dimensionnement de la pompe
  7. 7. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 7 - TCHICH.K Chapitre 1 : ? présentation de la société et généralités sur le ciment Présentation de la société………………………………………………1 Historique et généralité sur le ciment………………………..4 Situation de l’industrie cimentière au Maroc…………….7 Processus de fabrication……………………………………………….9 Chapitre 2 : ? sujet d’étude : calcul de roulement I- généralités sur le choix des roulements…………………..15 II- Dimensionnement des roulements………………………………16 Chapitre 3 : ? sujet d’étude : Dimensionnement d’une pompe I- Introduction……………………………………………………….………..24 II- Phénomène de la cavitation……………………………………….25 III- Dimensionnement de la pompe………………26
  8. 8. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 8 - TCHICH.K Chapitre 1 : PRESENTACION DE LA SOCIETE ET GENERALITE SUR LE CIMENT I- Présentation de la société : 1. Aperçu historique Les gouvernements marocains et algériens avaient décidé en 1972 la création d’une entreprise commune pour la construction d’une cimenterie à OUJDA dénommée : la cimenterie maghrébine (CIMA. Son capital social de 75000000DH a été réparti entre deux organismes représentant respectivement le MAROC (ODI) et l’ALGERIE (SNCM) ? ODI : office pour le développement Industriel ? SNCM : la société nationale des matériaux de Construction La partie algérienne s’étant retirée du projet au début des opérations de consultations pour la réalisation de l’unité, l’ODI de sa part a créé en 1976 une SA : les ciments de l’oriental (CIOR) dans le but de poursuivre le projet initial.
  9. 9. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 9 - TCHICH.K Mais l’année 2002 ne sera pas une année comme les autres pour notre société. En effet le 15 avril, CIOR devient HOLCIM (MAROC) Les filiales dédiées aux activités béton et granulat adoptent le nom de HOLCIM. HOLCIM = holderbank + ciment. 2. Cadre juridique ? Raison sociale : HOLCIM (MAROC) ? Forme juridique : société anonyme de droit privé. ? Date de création : 1976 pour une durée de 99 ans. ? Activité : production et commercialisation du ciment. ? Capital social : 91.000.000 MAD. ? Registre commercial : 24713. ? N° de production fiscale: 512367. ? Affiliation à la CNSS : 1515123. ? Capacité de production : 2.000.000t/an. ? Effectif : 181 (HOLCIM DEKKARAT ET REM) 3. Développement de HOLCIM Dans des soucis de rapprochement à sa clientèle et de développement sur le marché national, HOLCIM (MAROC) a créé en 1980 à Fès et en 1982, deux centres d’ensachage d’une capacité respective de 500000t/an et 350000t/an.
  10. 10. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 10 - TCHICH.K Ces deux centres sont alimentés en ciment VRAC de l’usine d’OUJDA par camion et progressivement par voie ferrée. En 1989, HOLCIM installe sur le site du centre d’ensachage de Fès un centre de broyage composé de deux lignes d’une capacité totale de 350000t/an. Le centre d’ensachage devient ainsi le centre de broyage et d’ensachage (CBEF) En 1990, face à la croissance soutenue du marché national et dans un souci permanent de maintien de sa présence sur le marché et de réponse à la demande croissante, HOLCIM lance dans la périphérie de la ville de Fès le projet de réalisation d’une ligne complète de production de clinker. Cette unité située à RAS EL MA démarrait son activité en avril. En 1993, commença la première phase de privatisation de HOLCIM qui traduit par la cession de 51% de son capital social au groupe cimentier suisse HOLDERBANK qui est devenu ainsi l’actionnaire majoritaire. En juillet 1996, une troisième ligne de broyage ciment démarra son activité sur le site RAS EL MA et complète ainsi l’usine de Fès dans sa configuration actuelle. A la fin de l’année 1997, HOLCIM lance un autre projet d’implantation d’une unité de broyage près de NADOR, et sur cette stratégie d’expansion que la position de leader de HOLCIM dans la région orientale du MAROC est bien renforcée : Plus de 50% de ses ventes sont effectuées dans cette partie du pays, HOLCIM représente aux environs 22% des parts de marché national.
  11. 11. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 11 - TCHICH.K En juillet 1999, HOLCIM a lancé un autre projet d’implantation à SETTAT qui a débuté en 2000 et qui permettra d’aider l’usine de CASABLANCA à couvrir les besoins du marché à cette région. 4. Organigramme de HOLCIM HOLCIM est une entreprise d’une grande importance dans le secteur de la fabrication du ciment au MAROC, elle emploie plus de 800 salariés. Il est nécessaire à cette entreprise d’intégrer toutes ses forces en termes de ressources humaines dans un schéma de structure interne bien organisé. Toutes les directions sont centralisées au niveau du siège à RABAT, les usines de FES et d’OUJDA dépendent de la Direction Exploitation, cependant elles sont toutes dotées d’une direction d’usine. Le passage de LA CIOR d’une entreprise publique à une entreprise privée, sous le contrôle société mère a entraîné des changements au niveau organisationnel à savoir : ? La création d’une direction de ressources humaines à la place de la direction administrative. ? L’unification de la direction technique et la direction usine en une direction d’exploitation.
  12. 12. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 12 - TCHICH.K II- Historique Et Généralité sur le ciment 1. Historique : Dans le foisonnement des découvertes du 18éme siècle, des inventions relatives à la fabrication des liants ont été plus ou moins simultanées, aussi bien en Europe qu’en Amérique. En 1750, l’ingénieur anglais John Sweaton, chargé de construire le phare d’Eddystone, en Courcailles, fait de nombreux essais à partir de différents calcaires, tufs et gypses, à l’eau douce et salée. Il découvre alors, que pour le but qu’il poursuit, la meilleure chaux hydraulique est obtenue à partir d’un calcaire renfermant une quantité importante de matière argileuse. Vers 1812, le français Luit Vicat montre que pour obtenir des chaux hydrauliques, il était nécessaire que la matière première utilisée contienne une certaine quantité d’argile. Il donne au rapport des quantités d’argile et de chaux le nom d’indice d’hydraulicité. Tirant les conclusions de ses recherches, Louis Vicat préconise la cuisson d’un mélange en proportions convenables de chaux et d’argile. Il devient donc à la fois l’inventeur des chaux hydrauliques artificielles et le père des ciments portland artificiels. En 1824, l’industriel anglais John Aspdin, prend le premier brevet de fabrication du ciment, produit par cuisson d’un mélange artificiel de deux composants : le calcaire et l’argile, en proportion de 3 pour 1. Ce matériau est baptisé ciment Portland soit en raison de la localité d’où il provient, soit par analogie du ciment durci avec la
  13. 13. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 13 - TCHICH.K pierre de Portland ou bien par référence à l’étage géologique (le portladien) 2. Qu'est ce que le ciment ? Poudre minérale, le ciment est un liant hydraulique utilisé dans différents domaines, principalement comme matériau de construction. Il est fabriqué à partir de la cuisson, le mélange et le broyage de différentes matières premières. Tout d'abord, sont mélangés du calcaire, de l'argile et des additifs tels que les minerai de fer est le sable ; ce mélange appelé "cru", est broyé et porté à haute température (~1450°C) dans un four cylindrique *. Les transformations physico-chimiques provoquent la création d'un produit appelé clinker. Par la suite l'ajout de différents éléments tels que le gypse, la pouzzolane et le calcaire nous donne le ciment. 3. Matières premières Les matières premières qui rentrent dans la fabrication du Ciment sont essentiellement le calcaire, l’argile : - Calcaire : Le gisement du calcaire se trouve prés de l’usine. Les réserves sont estimées à 600 millions de tonnes, il est aussi utilisé comme matière d’ajout. - Argile : Le gisement est situé à 7 km de l’usine avec une réserve de l’ordre de 200 millions de tonnes.
  14. 14. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 14 - TCHICH.K - Matière d’ajout : Gypse : dont le gisement est situé à 60 km de l’usine. 4. Produits du ciment HOLCIM commercialise un produit qu’est le clinker et une gamme de ciment adaptée : ? CPJ 35 pour les utilisations courantes, béton non armé. Il est constitué à 67% de clinker, 28% de calcaire et 5% de gypse. ? CPJ 45 pour les structures porteuses, béton armé fortement sollicite Sa composition est de 80 % en clinker, 15% en calcaire et 5% en gypse. ? CPA 55 pour les ouvrages nécessitants des prises rapides et des résistances importantes. Ce ciment est fabriqué selon la demande de la clientèle et sa composition varie. III- Situation de l’industrie cimentière au Maroc Compte tenu de sa stabilité politique, de sa croissance économique ainsi que la politique d’encouragement des investissements extérieurs qu’il suit, le Maroc ne peut qu’attirer les grands cimentiers internationaux. Ainsi en dépit d’une consommation très faible par rapport à des pays en voie de développement (Fig. 1-1) et malgré l’instabilité du secteur qui reste tributaire d’une part, du marché de l’immobilier et du coût de l’argent et d’autre part, du niveau des
  15. 15. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 15 - TCHICH.K dotations budgétaires de la loi des finances, de grands groupes internationaux se sont installé au Maroc. Fig 1-1 : consommation annuelle nationale de ciment (kg/hab) en 1995 Dés le début des années quatre-vingt dix, ils y ont mené une profonde restructuration du secteur cimentier, visant à doter le pays d’unités modernes et compétitives, capable de satisfaire la demande nationale tant au niveau du bâtiment qu’au niveau des projets d’infrastructures. C’est dans cet esprit que CIOR fut cédée à Holcim (2ème groupe mondial), tandis que naissait Ciment du Maroc (CIMAR), filiale de Italcimenti, de la fusion de la société des ciments d’Agadir et de Cimasfi. Par ailleurs, Asment de Témara (Asment) fut reprise par le groupe portugais Cimpor et le holding Lafarge Maroc constitué conjointement par la SNI et Lafarge France. La répartition de la production du ciment au Maroc est illustré dans la figure suivante :
  16. 16. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 16 - TCHICH.K Fig 1-2 répartition de la production du ciment au Maroc La capacité actuelle installée au Maroc est de 10 millions de tonnes par an, pour une consommation atteignant 8 millions de tonnes par an (chiffres de 1996). Toutefois, mis à part la périodicité de l’activité du secteur, due à sa forte corrélation avec le PIB national qui dépend des aléas climatiques et des allocations budgétaires publiques, les cimentiers du pays affrontent d’autres problèmes, tels que la forte pression fiscale, le prix élevé de l’énergie, ainsi que celui du transport qui limite les possibilités d’expansion sur les zones ou les cimentiers n’ont pas d’unités de production. Tous ces facteurs grèvent le coût de revient du ciment, limitant ainsi les gains en productivité.
  17. 17. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 17 - TCHICH.K IV - Processus de fabrication : 1. Extraction des matières premières Le Calcaire est exploité à partir de la carrière située à proximité de l’usine, l’extraction se fait à partir d’un abattage à l’explosif, le pourcentage du calcaire dans la production peut atteindre 80%. La carrière du schiste est située à 45 Km du site de l’usine, l’extraction est sous-traitée et le pourcentage peut aller de 13 à 14%. Les autres matières dites de correction, le sables et le minerai de fer sont utilisées à hauteur de 4% et 1.8% respectivement. La production du ciment nécessite d’abord la production d’un produit semi-fini de base «le Clinker », qui subira en suite des transformations jusqu’au produit fini : « le ciment ». 2. Préparation de la matière première La fabrication du ciment est un processus très complexe dans lequel les matières premières subissent des transformations physico-chimiques successives jusqu’au produit fini. Ce procédé comprend deux phases importantes : ? La première phase du processus est la fabrication du Clinker suite à la cuisson d’un mélange cru(ou farine), cette farine est composée en grande proportion de calcaire(80%), de schistes(15%) et des matières de correction(ou ajouts) sous forme de minerais de fer et de sables(5%). Le Clinker, obtenu
  18. 18. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 18 - TCHICH.K après la cuisson, constitue en quelque sorte le ciment dans son état le plus pur. ? La dernière phase du processus est le broyage du Clinker mélangé à des matières de corrections(ou ajouts) constituées dans le cas de l’unité REM de gypse et de calcaire, dans certains cas, le calcaire peut être remplacé par la Pouzzolane, suivant les qualités souhaitées de ciment, le Clinker est plus ou moins dilué. 3. Concassage Le concassage se situe à proximité de la carrière de calcaire qui existe au voisinage de l’usine et compte plus de 2 siècles de réserves exploitables en calcaire de bonne qualité. Le but de cette opération est de réduire les dimensions des blocs qui atteignent parfois 1,2m . La granulométrie du produit concassé est de 95% < 80mm. La machine est un concasseur à marteaux à double rotor série DUO convenant pour le concassage primaire ou secondaire de toutes matières friables ou Semi-dures. La matière fragmentée est transportée vers le stockage. 4. Echantillonnage Cette étape a pour but de déterminer et de réaliser un prédosage des quartes constituants de base du «clinker». Pour
  19. 19. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 19 - TCHICH.K cela, on dispose de quatre trémies assurant le stockage des matières premières. Par ailleurs, Il y a deux bandes navettes: ? La première permet suivant la consigne appliquée de remplir la trémie de calcaire ou de schiste. ? La seconde remplit la trémie de sable ou de minerai de fer. La bande navette est une bande qui peut tourner dans un sens ou dans l’autre suivant le sens de rotation du moteur d’entraînement. Une fois le dosage effectué, les constituants sont rejetés dans une bande transporteuse pour le broyage. 5. Broyage cru Les matières préparées par le concassage et la préhomogénéisation doivent être maintenues réduites à la finesse requise pour la cuisson. Le broyeur est constitué de deux paires de galets à suspension flottante. Ces paires de galets sont entraînées par un plateau de broyage. Sous l’effet de la force centrifuge, la matière passe sous les galets, alors que les particules trop lourdes retombent sous le plateau de broyage dans un élévateur à godets qui les recycle dans le broyeur, les fines entraînées par le flux de gaz, sont dirigées vers le séparateur monté sur le broyeur. La pression des galets est fournie par un système de vérins hydrauliques. 6. Dépoussiérage
  20. 20. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 20 - TCHICH.K Une fois la matière broyée, les particules fines sont entraînées par le flux gazeux. Pour cela, on dispose avant la disparition des gaz, de filtres à manches, ils libèrent donc la matière des gaz. Cette opération de dépoussiérage s’effectue avec un rendement de 99.8%. En outre, cette opération est presque utilisée dans toutes les unités de production : tour DOPOL, avant la trémie doreuse, après refroidissement du «clinker», autrement dit, partout dans l’installation, il y a des filtres de dépoussiérage. ? Homogénéisation A la sortie du broyeur, après séparation, la cimenterie dispose d’un produit sec d’une extrême finesse comparable à celle du boulanger, d’où le nom de “Farine” qu’on lui donne en cimenterie. Avant de procéder à la cuisson, une ultime étape de préparation va conférer à la matière crue une composition quasi- stable, c’est le but de l’homogénéisation. Un cuve de grande capacité, appelée silo de capacité 6000 tonnes, reçoit la farine produite par le broyeur. Celle-ci est déversée par le haut à l’aide d’un élévateur. Le fond du silo est équipé par des conduites à l’intérieur desquelles de l’air sous pression est soufflé. Par l’effet de la fluidisation par l’air s’effectue une mise en mouvement de la masse de la farine, ce qui assure l’homogénéisation de la composition chimique de la matière afin d’être préparable à la cuisson.
  21. 21. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 21 - TCHICH.K 7. Préchauffage Avant d’introduire la matière dans le four, elle passe par une tour. Cette dernière est composée d’un ensemble de cyclones disposés verticalement sur cinq étages, et d’un ventilateur situé à sa partie basse qui sert à tirer les gaz chauds avec une grande vitesse, du four vers les cyclones. La matière est ensuite remontée par des élévateurs jusqu’à la partie supérieure puis elle descend et en même temps se réchauffe grâce à son contact avec les gaz chauds. 8. Cuisson A la sortie du préchauffeur, la farine arrive dans le four rotatif où s’effectue l’étape la plus importante de sa transformation. L’alimentation farine est située à l’extrémité opposée au brûleur. Le four rotatif est de forme cylindrique de 3,6m de diamètre, de 62,5m de longueur, avec une pente d’inclinaison de 3% et une vitesse de rotation pouvant atteindre 2,5 tr/mn. L’isolation du four se fait par des briques réfractaires. Le combustible utilisé est le coke de pétrole en marche normale et le gasoil au moment de chauffe (parfois, le charbon, les grignons d’olives ou les pneus). La matière qui sort du four est appelée «clinker». 9. Refroidissement
  22. 22. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 22 - TCHICH.K Quand le «clinker» sort du four, à environ 1300°C, il faut le refroidir pour le stockage, pour cela, l’usine dispose d’un refroidisseur à grille. Il est constitué de deux grilles, chaque grille est composée de plusieurs éléments légèrement inclinés. Le «clinker» progresse le long de la grille, grâce au mouvement alternatif des plaques de la grille, ce mouvement est actionné par des vérins hydrauliques. Sous la grille, cinq ventilateurs propulsent de l’air à travers la couche de «clinker», assurant un refroidissement progressif. 10. Stockage et expédition du «clinker» Le « clinker » prêt à l’emploi est transféré soit vers un silo de stockage. Soit transporté par des camions au centre de Doukkarat pour la préparation du ciment, soit broyé sur site, avec un ajout de calcaire, de gypse et d’adjuvant pour obtenir les trois types du ciment fabriqués actuellement : Le CPJ35, le CPJ45 ou le CPA55. 11. Broyage du «CLINKER» Après refroidissement, le «clinker» se présente sous forme de nodules gris foncés d’environ 2 cm de diamètre. Pour la fabrication du ciment, le «clinker» doit être broyé à une finesse inférieure à 40 microns. Selon la qualité de ciment souhaitée et en conformité avec les normes marocaines NM 10.01.F.004 on peut ajouter dans des proportions bien définies des matières d’addition telles que le gypse qui est un régulateur de prise.
  23. 23. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 23 - TCHICH.K 12. Stockage du ciment Après broyage, le ciment est expédié par pompes pneumatiques vers deux silos de stockage du produit fini. La capacité totale de chaque silos de stockage de ciment est donnée par : 600 t
  24. 24. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 24 - TCHICH.K Chapitre 2 : Calcul des roulements I – généralités sur le choix des roulements 1. introduction les roulements sont généralement utilises vue leur stabilité de fonctionnement et leur entretien qui est un peu aisé, et leur coût qui moins élevé par rapport aux autres moyens de guidage tel que les paliers lisses … Un bon montage des roulements permet d’assurer une meilleure précision, une rigidité considérable surtout pour les roulements à rouleaux cylindriques ou coniques. Les roulements permettent aussi de supporter des vitesses de rotation relativement élevée, mais cette vitesse devient limitée par la température de fonctionnement admissible. 2. critère de choix du type de roulement :
  25. 25. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 25 - TCHICH.K Dans le marché il existe une multitude de roulements chacune d’entre eux présente des caractéristiques qui dépendent de sa conception et qui le rendent plus aux moins adopté à une application donnée. Dans la plupart du temps, cependant, il faut tenir compte de plusieurs facteurs influençant le choix du roulement qu’il faut combiner pour aboutir à un meilleur choix. On peut résumer les différents critères de choix dans : ? Charge : Elle concerne la direction de la charge, radiale, axiale ou combinée, e t l’intensité de la charge, c’est le facteur qui détermine en générale la taille du roulement. ? L’encombrement : En générale le diamètre de l’alésage est imposé par la taille de la machine et le diamètre de l’arbre qui est à son rôle imposé par le calcul mécanique. ? Vitesse de rotation : La vitesse de rotation est généralement limitée par la température de fonctionnement. ? Rigidité : Elle est caractérisée par l’ampleur de la déformation élastique, les roulements à rouleaux soit conique ou cylindrique sont en générale plus rigide que les roulements à billes. ? précision :
  26. 26. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 26 - TCHICH.K La précision dépend du type de roulement et du montage. II – dimensionnement des roulements : 1. hypothèses : - On suppose que l’arbre résiste bien à la flexion. - On suppose que la liaison pivot est assurée par deux roulements l’une à rotule sur billes et l’autre sur un roulement à …. - on modélise le problème par le schéma suivant : Avec : C : le ventilateur représenté dans notre cas par une charge A : le roulement à rotule sur rouleaux (ou sur bille pour le deuxième cas ) B /roulement à rotule sur billes 2. Calcul de la durée de vie du roulement : ? bilan des efforts appliqués : - Couple moteur :
  27. 27. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 27 - TCHICH.K {TORSEURm} = {TORSEURm} = - Le torseur appliqué par le roulement A : {TORSEURA} = {TORSEURA} = - Le torseur appliqué par le roulement B : {torseurB} = {torseurB} = 0 0 0 0 0 X1 Y1 Z1 0 0 A B X2 Y2 Z2 0 0 B 0 0 0 0 0 Cm X1 Y1 Z1 -bY1 bX1 0 C X2 Y2 Z2 -ay2 aX2 C Cm 0 0 0
  28. 28. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 28 - TCHICH.K - Le torseur appliqué le poids du ventilateur : {torseurC} = - Le torseur appliqué par l’air : {torseurC} = - Couple résistant : {torseurm} = ? principe fondamental de la dynamique : on applique le principe fondamental de la dynamique on a : ? {torseur}c = 0 on obtient donc : 0 0 -P 0 0 C F F R 0 0 C 0 0 0 0 0 C 0 0 0
  29. 29. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 29 - TCHICH.K On obtient donc X1 = a b FP ? ? 1 et Y1 = b a F ? ? 1 X2 = b a FP ? ? 1 et Y2 = a b F ? ? 1 Et Z1 = Z2 Et On a Fr = 2 1 2 1 YX ? A N : Et la charge axiale Fa est négligeable Le diamètre de l’arbre est imposé il est égal à d = 130 mm donc d’après le catalogue des roulements on a : ? Pour le roulement à rotule sur billes : Y1 = 3.3 F- P+X2+X1 = 0 F- 0+Y2+Y1 = 0 0- R+Z2+Z1 = 0 0+0+0+aY2-bY1 +0 = 0 0+0+0+aX2-bX1 +0 = 0 0+0+0+Cr+Cm = 0 Fr = 9722.65 N
  30. 30. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 30 - TCHICH.K Y2 = 5.1 e = 0.19 C = 127000 N On a Fa /Fr ? 0 < e La charge dynamique équivalente est : P = Fr + y1 .Fa AN P = 9722.65 N La charge dynamique de base est : C = 127000 N Et on a C = P.L ? 1 avec ? = 3 D’où L10 = ? ? ? ? ? ? ? P C AN ? Pour le roulement à rotule pour rouleaux : Y1 = 2.5 Y2 = 3.7 E = 0.27 L10 =2228.72Mtrs
  31. 31. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 31 - TCHICH.K C = 644000 N On a Fa /Fr ? 0 < e La charge dynamique équivalente est : P = Fr + y1 .Fa AN P = 9722.65 N La charge dynamique de base est : C = 644000 N Et on a C = P.L ? 1 avec ? = 3 D’où L10 = ? ? ? ? ? ? ? P C AN : 3. Correction de la durée de vie nominale : ? influence de la température on a C? = C.?? Et on a la température de service est : ?C = 55°C < 125 °C D’où ?? = 1 L10 = 285223.93 Mtrs
  32. 32. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 32 - TCHICH.K Donc pas de correction concernant la température ? influence de fiabilité : On suppose une fiabilité de : f =0.98 On a donc d’après les catalogues : a1 = 0.33 ? influence de la lubrification : * on a dm = (d+D) /2 Avec d : le diamètre de l’arbre D : le diamètre extérieur du roulement. D’après les abaques on a : ?1 = 10 mm 2 /s * compte tenu de la température de service on a : ? = 28 mm2 /s on aura donc k = ? /?1 k = 2.8 d’où on peut déduire la valeur de a23 : 1.8 la durée de vie corrigé est donc : L = L10 .a1.a23 ? pour le roulement à rotule sur rouleaux : L = 0.33. 1.8 . 285223.9 ? pour le roulement à rotule sur billes : L = 0.33 . 1.8 . 2228.72 Conclusion L = 169422.9 Mtrs L = 1323.85 Mtrs
  33. 33. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 33 - TCHICH.K En comparant les deux durées de vie des roulements à rotule à billes ou sur rouleaux on remarque bien que la duré de vie du roulement sur rouleaux est plus grande que celle à billes, mais il ne faut pas négliger le fait que la première permet un degré de rotulage plus grand que la deuxième ce qui va empêcher la liberté du roulement et sa capacité à compenser les différents défauts de montage ,d’équilibrage ou d’alignement. Chapitre 3 : Dimensionnement d’une pompe I - introduction : Il existe un très grand nombre de type de pompe cependant on peut les classer en deux catégories : ? turbopompes ? pompe volumétriques 1. Les turbopompes une turbo pompe fonctionne suivant le principe d’une turbomachine où un rotor ,munie d’aubes ou ailettes sont animé d’un mouvement de rotation continu, fournit l’énergie au fluide ( augmentation de pression et de vitesse absolu) Les turbopompes on les distingue suivant :
  34. 34. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 34 - TCHICH.K ? La disposition de l’axe , les pompes à axe horizontales et à axe vertical, les machines à axe verticale spécialement adoptés pour les puits et forages(profondeur importante même au delà de 100m) ? Le nombre de rotors, les pompes monocellelaires installées dans les cas où on a une hauteur énergétique importante (au delà de 100m ) on note qu’une pompe à un seul rotors est limitée à une hauteur de l’ordre de 120m. 2. Les pompes volumétriques Une pompe volumétrique opère , au contraire par variation successive d’un volume raccordé alternativement à l’orifice d’aspiration et l’orifice de refoulement. parmi ces dernières on distingue : ? Les machines alternatives : pompes à pistons... ? Les machines rotatives : à engrenage , à vis , à palettes .. II - Phénomène de la cavitation 1. Définition On entend par cavitation dans un écoulement de liquide, la formation de bulles ou de poches de vapeur due à une ébullition provoquée par une chute de pression statique jusqu’au niveau de la tension de vapeur correspondante à la température de liquide .
  35. 35. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 35 - TCHICH.K 2. Effet de la cavitation a) Chute de performances La cavitation influence la hauteur et le rendement, elle se développe jusqu’à la sortie du rotor . avec cavitation H Caractéristique normale Q Fig 3-1 : effet de la cavitation sur le fonctionnement de la pompe b) Bruit et vibrations L’implosion des bulles génère un bruit interne de fréquence élevée. c) Erosion C’est l’attaque des matériaux par fatigue suite aux impulsion répétés des bulles, l’aspect des surfaces irodées est spongieux. Avant Après
  36. 36. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 36 - TCHICH.K Fig 3- 2 : aspect de surface avant et après cavitation Le but de cette étude est de redimensionner une pompe centrifuge qui connaît des problèmes de fonctionnement III - Dimensionnement de la pompe 1. Fiche technique de la pompe actuelle : une électropompe à axe horizontal composé de : * Pompe marque KSB type ETONORM 50-250 G1 - Débit : 60m3/h - Pression : 2900 trs/mn - NPSHreq : 2.4 m - Diamètre d’aspiration : 65 mm (prévoir cône 125/65) - Diamètre de refoulement : 50 mm (prévoir cône 50/125) Matériaux - Corps de pompe : fonte grise - Roue : fonte grise - Etanchéité d’arbre : presse étoupe à tresses * Moteur électrique marque ELECTROMOTOR - Vitesse : 2900trs / mn - Tension : 3?380/660 V/50 Hz - Accouplement semi –élastique - Châssis commun 2. Détermination de P,Q,H On a D = 249 mm et Q = 60 m3 /h L’intersection avec la courbe qui correspond au diamètre D donne : H = 81 m
  37. 37. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 37 - TCHICH.K L’intersection avec la courbe de puissance donne P = 20 KW *Comparaison entre le NPHSreq et NPHSdis : On a le NPHSre = 2 .4 m Et on a le NPHSdis = HaspZasp g PvPas ??? ? ? Pv = 52.45 mbar à 45 °C Et Pasp = 1 bar ? = 1000 Kg/m g = 10m/s2 Zasp = 5.7 m et ? H asp = 4 m On a donc NPSHdis = 2.17 m En comparant les deux NPSH on conclut qu’il y a cavitation 3. Les solutions proposées : Pour faire fonctionner notre pompe dans le point de fonctionnement on deux méthodes : ? on varie la vitesse de rotation par un variateur par exemple. ? on procède par rognage càd on change le rayon du rotor par usinage. ? On change le débit de la pompe . Pour notre cas on choisit plutôt la dernière solution c’est la plus facile et mois coûteuse. Si on diminue le débit de 60 m3 /h à 50 m3 /h, on aura dans ce cas NPSHre = 1.9 ce qui donnera par la suite NPSHre < NPSHdis donc il n y aura pas de cavitation. Une autre solution consiste à agir sur la hauteur d’aspiration Zasp qui doit vérifier la relation NPSHre < NPSHdis Et on a NPHSdis = HaspZasp g PvPas ??? ? ? Donc NPSHre < HaspZasp g PvPas ??? ? ?
  38. 38. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 38 - TCHICH.K Zasp < Hasp g PvPas ??? ? - NPSHre On obtient donc Zasp = 3.0755 m (voir fig 3-2) Fig 3-2 : circuit d’aspiration
  39. 39. _______________________________________________________________________________ Rapport de stage De formation - 39 - TCHICH.K Cette expérience m'était très enrichissante, d'abord parce qu'elle m'a permis de m'affronter avec la dure réalité du travail pratique, aussi parce qu'elle m'a appris la discipline et la conduite d'un ingénieur dans une usine. A travers le premier sujet j’ai pu appliquer la démarche acquise à l’école pour le calcul des charges appliqués sur les roulements et la détermination de leur durée de vie. Dans le deuxième j’ai déterminé les caractéristique d’une pompe pour éviter le phénomène de la cavitation.

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