Rapport final

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ENSAM-MEKNES M. AMINE & MA. ISMAILI ALAOUI
Stage d’initiation :
« Réalisation d’un banc d’essai pour des
tests d’étanchéité. »
Spécialité : Electromécanique Et Systèmes Industriels.
Effectué à : Centre R&D LEONI CASABLANCA.
Réalisé par :
• ISMAILI ALAOUI Mohamed Amine.
• AMINE Mehdi.
Encadré par :
• BOUTMIR Sanaa.
• BENAISSA Abdelghani.
Année Universitaire : 2017-2018

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Remerciements
C’est avec un grand plaisir que j’exprime mes reconnaissances à tous ceux qui ont contribué
de près ou de loin à l’élaboration de ce travail, et plus particulièrement Sanaa BOUTMIR,
Manager du laboratoire qui nous a donné l’opportunité de travailler sur ce sujet et nous a
soutenu moralement et techniquement.
Abdelghani BENAISSA, responsable matériels et métrologie qui n’a pas cessé de nous aider
tout au long de notre stage, que cela soit en mettant le matériel du laboratoire à notre
disponibilité ou en nous facilitant le contact avec les sous-traitants ou en améliorant les
solutions techniques proposées.
Mouhcine NAHAL, pour les informations générales concernant des composants électriques et
hydrauliques (Pompe, Electrovanne, Relais, Contacteur…).
Nos vifs remerciements vont aussi aux personnels du laboratoire pour leur gentillesse.

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Liste des figures :
Figure 1 : Evolution du groupe. ................................................................................................ 8
Figure 2 : Evolution du Logo du Groupe. .................................................................................. 9
Figure 3 : Délocalisation des sites LEONI................................................................................. 9
Figure 4 : Type de Câble fabriqué par la division Wire & cable Solutions. ............................ 10
Figure 5 : Domaines d’activité de la division Wire & Cable solutions.................................... 10
Figure 6 : Clientèle de la division Wiring systems. ................................................................. 11
Figure 7 : Centre R&D Casablanca......................................................................................... 11
Figure 8 : Organigramme du Centre de R&D.......................................................................... 12
Figure 9 : Activité et mission du service Design. .................................................................... 13
Figure 10 : Différents essais effectués au sein du laboratoire.................................................. 14
Figure 11 : Clients et intervenants du laboratoire Casablanca. ................................................ 14
Figure 12 : Logigramme du processus. .................................................................................... 15
Figure 13 : Processus de Traitement et gestion des essais Laboratoire. .................................. 16
Figure 14 : Eléments LPS plus................................................................................................. 16
Figure 15 : Arrosoir IPX4. ....................................................................................................... 18
Figure 16 : Buse IPX5.............................................................................................................. 19
Figure 17 : Buse IPX6.............................................................................................................. 20
Figure 18 : Buse IPX9.............................................................................................................. 21
Figure 19 : Plateau tournant. .................................................................................................... 22
Figure 20 : Disposition du Code IP.......................................................................................... 23
Figure 21 : Eléments de code IP et leur signification............................................................... 24
Figure 22 : Degré de protection contre l’accès aux parties dangereuses.................................. 25
Figure 23 : Degrés de protection contre les corps solides étrangers. ....................................... 25
Figure 24 : Degrés de protection contre la pénétration de l’eau. ............................................. 26
Figure 25 : Principe de l’essai IPX 9........................................................................................ 27
Figure 26 : Conception du support buse pour IPX 9............................................................... 28
Figure 27 : Schéma simplifié de la solution............................................................................. 28
Figure 28 : Plan et photo de l’espace disponible pour le banc d’essai..................................... 32
Figure 29 : Conception du Couvert.......................................................................................... 33
Figure 30 : Plan 2D du couvert livré au centre de fabrication. ................................................ 33
Figure 31 : Conception Table................................................................................................... 34
Figure 32: Plan 2D de la table livrée au centre de fabrication. ................................................ 34
Figure 33 : chaudière et réservoir de la 1ère solution. ............................................................. 35
Figure 34 : Conception Réservoir-Chaud et Réservoir-Froid. ................................................. 36
Figure 35 : Plan 2D du Réservoir chaud et froid livrée au centre de fabrication..................... 36
Figure 36 : Conception du cadre. ............................................................................................. 37
Figure 37 : Plan 2D du cadre livré au centre de fabrication..................................................... 38
Figure 38 : Moteur à courant continu....................................................................................... 39
Figure 39 : Conception de l’assemblage du plateau avec le moteur. ....................................... 39
Figure 40 : Plan 2D des pièces de l’assemblage livré au centre de fabrication. ...................... 40
Figure 41 : Banc d’essai d’étanchéité. ..................................................................................... 41
Figure 42 : Schéma hydraulique du système............................................................................ 42
Figure 43 : Contacteurs. ........................................................................................................... 44
Figure 44 : Relais thermiques................................................................................................... 44

4
Figure 45 : Console SIMATIC OP7......................................................................................... 45
Figure 46 : Sélecteurs............................................................................................................... 45
Figure 47 : Boite à fusible........................................................................................................ 46
Figure 48 : Composants retenus............................................................................................... 46
Figure 49 : Automate du moteur. ............................................................................................. 47
Figure 50 : Transformateur AC 220/24 V................................................................................ 47
Figure 51 : Moteur à courant continu et sa carte de commande............................................... 48
Figure 52 : Pompe centrifuge à eau.......................................................................................... 49
Figure 53 : Solutions pour différents problèmes influencent le bon fonctionnement de la
pompe....................................................................................................................................... 50
Figure 54 : Buse IPX 4............................................................................................................. 51
Figure 55 : Buse IPX 5/6.......................................................................................................... 51

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Table des Matières :
Introduction Générale................................................................................................................. 6
Chapitre 1 : Présentation de l’organigramme d’accueil :........................................................... 8
I. Historique :...................................................................................................................... 8
II. Organisation du groupe LEONI : .............................................................................. 10
1. Présentation de l’organisme d’accueil : Centre R&D Casablanca :....................... 11
2. Service faisceau : ................................................................................................... 12
3. Service laboratoire : ............................................................................................... 13
III. Clients et partenaires du laboratoire centre R&D Maroc : ........................................ 14
IV. Description du processus traitement et de gestion des essais au sein du laboratoire :
15
V. Traitement et gestion des essais au sein du laboratoire :........................................... 16
Chapitre 2 : Etude du banc d’essais pour test d’étanchéité...................................................... 17
I. Problématique : ............................................................................................................. 17
II. Cahier de charge relatif au projet : ............................................................................ 18
III. Présentation des degrés de protection procurés par les enveloppes (Code IP) Par la
norme AFNOR NF EN 60529 :............................................................................................ 23
1. Code IP : ................................................................................................................ 23
2. Présentation des IPX :............................................................................................ 27
IV. Diagramme FAST : ................................................................................................... 30
V. Conception des solutions répondant au cahier de charge :........................................ 32
1. Contraintes :........................................................................................................... 32
2. Conception mécanique :......................................................................................... 33
.......................................................................................................................................... 38
3. Conception électrique : .......................................................................................... 42
.......................................................................................................................................... 47
VI. Composants nécessaires pour le banc :...................................................................... 49
VII. Nomenclature des composants et pièces : ................................................................. 53
VIII. Bibliographie : ....................................................................................................... 54
Conclusion................................................................................................................................ 55

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Introduction Générale
Le câblage électrique est parmi les domaines qui s’introduisent dans le processus de
fabrication des automobiles. Le faisceau électrique d’un véhicule a pour fonctions principales
d’alimenter en énergie ses équipements de confort (lève-vitres, …) et certains équipements de
sécurité (Airbag, éclairage…), mais aussi de transmettre les informations aux calculateurs, de
plus en plus nombreux avec l’intégration massive de l’électronique dans l’automobile. Ce
produit est constitué de fils électriques et d’éléments de connexion. Le processus de
fabrication du câblage dans le véhicule est assez complexe et surtout varié. L’assemblage fils
et composants est donc une tâche qui ne peut pas être automatisée, et qui pour un véhicule
complet nécessite en moyenne plus de 6 heures de main d’œuvre. Il s’agit donc d’un élément
parmi les plus coûteux dans une voiture.
Le câblage automobile au Maroc devient de plus en plus compétitif. En effet, il existe
plusieurs entreprises qui opèrent dans le domaine, nous citons à titre d’exemple FUJIKURA,
AWSM, LEONI, LEAR et SEWS..., De plus, le Maroc adopte une politique visant l’insertion
continue du secteur automobile dans le tissu industriel, et cela depuis 1958 où c’était la
création de la société nationale de l’assemblage et de la construction automobile (SOMACA),
l’inauguration de l’usine RENAULT-NISSAN à Tanger en 2012 et PSA qui est prévu en
2019. Tout cela participe à l’extension du marché des projets du câblage électrique
d’automobile.
L’augmentation continue de cette compétitivité impose aux entreprises d’adapter des outils et
des méthodes de production qui assurent plus d’efficacité tout en respectant les exigences des
clients. Pour Cela LEONI dispose d’une multitude d’usines de production ainsi que des
laboratoires afin de contrôler la qualité des câbles en les faisant passer par plusieurs tests :
mécanique, électrique et thermique pour satisfaire les critères imposés par les normes ISO.
Dans ce cadre, le présent projet s’introduit sous l’intitulé « réalisation d’un banc d’essai pour
des tests d’étanchéité IPX4, IPX5, IPX6 et IPX9 ».
Le banc sera à la disposition du Laboratoire LEONI et aura pour but d’effectuer les différents
types de jets afin de déterminer le degré d’étanchéité d’un connecteur.

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L’étude sera composée en 3 parties :
Une partie mécanique où on effectuera la conception du banc et des pièces nécessaires au bon
fonctionnement du système en tenant compte des différentes contraintes.
Une partie électrique où on citera les différentes commandes à programmer et les composants
électriques à utiliser.
Une autre partie où on citera les composants principaux à commander pour la réalisation des
fonctions du test d’étanchéité avec les caractéristiques nécessaires qui satisfait les conditions
de la norme NF EN 60529.

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Chapitre 1 : Présentation de l’organigramme d’accueil :
I. Historique :
L'histoire de LEONI a commencé au 16ème siècle lors de l'immigration d'Anthony Fournier de
Lyon (France) à Nürnberg (Allemagne), ce dernier avait comme activité de tréfiler les fils en
argent.
Cette activité s'est développée suite au développement de l'industrie, et les étapes que cette
industrie a suivies sont les suivantes :
 1569 : Fabrication des fils en argent par tréfilage.
 1917 : Implantation de la nouvelle LEONISCHE DRAHTWERKE AG.
 1931 : Production de câble.
 1956 : Câblage électrique.
 1977: Création du premier site d'implantation de LEONI en dehors de l'Europe
précisément en Tunisie.
 1989 : Le début de la stratégie d'acquisition avec le rachat de Westfälische Kupfer-
und Messingwerke Lüdenscheid, en Allemagne et Kabelfabrik Otto
Zimmermann.
 2008 : LEONI acquiert la division systèmes de câblage de la société française Valeo
au début de l'année, réalisant ainsi la plus importante acquisition dans l'histoire de
l'entreprise. LEONI est devenu leader du marché européen.
Figure 1 : Evolution du groupe.

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 2009 : LEONI lance un programme très important de réduction de coûts en raison de
la crise économique et financière mondiale.
Aujourd’hui le groupe LEONI emploie 80000 personnes dans le monde entier. La production
du groupe atteint le monde entier à travers une multitude d’usine de productions dans différents
continents :
 En Europe (Allemagne, France, Portugal, Turquie, République Tchèque, Hongrie,
Italie, Pologne, Roumanie, Russie, Serbie, Slovaquie, Espagne, Suisse, Ukraine , UK).
 En Amérique (USA, Mexique, Brésil, Canada, Paraguay).
 En Afrique (Tunisie, Égypte, Maroc).
 En Asie (Chine, Inde, Japon, Singapore, Corée du sud, UAE).
Figure 2 : Evolution du Logo du Groupe.
Figure 3 : Délocalisation des sites LEONI.

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Le groupe se consacre à la production de fils et de câbles pour les industries électriques,
électroniques et les télécommunications. Il a développé des compétences particulières dans le
domaine du câblage médical. Les systèmes de câblage représentent 50 % de son activité et sont
essentiellement destinés à l’industrie automobile.
II. Organisation du groupe LEONI :
Deux Divisions regroupent aujourd’hui les activités de LEONI : La Division Wire & Cable
Solutions et la Division Wiring Systems.
 Division Wire & Cable Solutions :
La division Wire & Cable Solutions dispose d'un programme de fabrication large qui offre de
nombreuses possibilités. Une priorité tout à fait particulière est donnée à la confection de câbles
prêts à installer et/ou au raccordement des câbles ainsi qu’au développement et à la fabrication
de systèmes complets.
Figure 4 : Type de Câble fabriqué par la division Wire & cable Solutions.
La division intervient ainsi dans des domaines diversifiés pour répondre aux besoins des
clients.
Figure 5 : Domaines d’activité de la division Wire & Cable solutions.

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 Division Wiring systems :
LEONI est un fournisseur de systèmes et services pour l’industrie automobile présent dans le
monde entier. La palette d'offres de la division Wiring systems couvre non seulement la
fabrication de faisceaux mais aussi le développement de systèmes de réseau de bord complets,
comprenant l'électronique nécessaire. Avec des concepts de câblage innovants et des réseaux
révolutionnaires intégrant de l’électronique. Le groupe est une référence dans l'industrie
automobile.
Figure 6 : Clientèle de la division Wiring systems.
1. Présentation de l’organisme d’accueil : Centre R&D Casablanca :
Figure 7 : Centre R&D Casablanca.
La position des usines par rapport au Centre R&D facilite le déplacement, ce qui permet la
minimisation des coûts et la validation des échantillons dans les plus brefs délais.

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Ce centre de LEONI est le premier de son genre en Afrique du nord, crée en 2002 et emploie
plus d’une quarantaine de personnes.
Figure 8 : Organigramme du Centre de R&D.
L’activité principale de ce centre est la recherche et le développement des projets
automobiles et le support des équipes projets en matière d’études et d’industrialisation des
faisceaux électriques automobiles.
Son objectif : Assurer la réponse au besoin du client avec la constante préoccupation de le
satisfaire sur les critères suivants :
 Délai.
 Qualité.
 Coûts.
Sa structure : Les activités au Bureau d’Etudes LEONI Maroc sont reparties sur deux pôles :
2. Service faisceau :
Ce service travaille principalement pour la BU PSA. Il assure comme activité :
- Analyse des exigences client.
- Première réalisation de conception.
- Intégration des retours d’expérience.
- Participation à l’industrialisation.

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- Définition des caractéristiques électriques.
- Optimisation des sections.
Figure 9 : Activité et mission du service Design.
3. Service laboratoire :
Ce service est organisé en 3 business unit BUPSA, BURN, BUSYS APP et BU AC
et a comme activités :
- Participation à l’élaboration des plans de validation.
- Mise en point des méthodes d’essais.
- Expertise des faisceaux électriques.
- Validation des faisceaux électriques.
- Validation des nouveaux composants.
- Suivi des Caractéristiques Techniques Fonctionnelles Essentielles (CTFE).
- Participation au traitement des réclamations client.

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Figure 10 : Différents essais effectués au sein du laboratoire.
III. Clients et partenaires du laboratoire centre R&D Maroc :
Les clients qui font appel aux services du laboratoire et lui font confiance sont dans la figure
qui suit :
Figure 11 : Clients et intervenants du laboratoire Casablanca.

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IV. Description du processus traitement et de gestion des essais au sein du laboratoire :
Le responsable Laboratoire est responsable de la bonne application de cette procédure.
Le laboratoire est responsable des essais, des résultats et des analyses qu’il communique dans
ses rapports. Il doit apporter la meilleure réponse technique et économique à la demande
d’essais. Il est responsable des moyens et méthodes à mettre en œuvre et garant des résultats
d’essais présentés.
Le demandeur doit clairement établir l’objectif de sa demande, la description des échantillons
à tester et les essais à réaliser.
Logigramme du processus :
Figure 12 : Logigramme du processus.

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V. Traitement et gestion des essais au sein du laboratoire :
Figure : processus de Traitement et gestion des essais Laboratoire.
Figure 13 : Processus de Traitement et gestion des essais Laboratoire.
Le système de production de Leoni WS est une démarche de management centré sur le
progrès continu qui mobilise l’ensemble des acteurs du système industriel : acheteurs et
fournisseurs, logisticiens et fabricants.
Objectifs du LPS plus :
 Assurer la qualité et les exigences demandées par le client.
 Réduire le coût global.
 Fabriquer les produits demandés au moment demandés.
 Responsabiliser, impliquer et respecter les hommes.
Figure 14 : Eléments LPS plus
Etape1 : Etablir une
demande d’essais.
Etape2 : Planification
des essais et réservation
des moyens après
l’analyse de la
demande.
Etape3 : Etablir
la revue de
contrat.
Etape4 :
Réalisation des
essais.
Etape5 :
Rédaction du
rapport.
Etape6 :
Diffusion du
rapport.
Etape7 : Archivage
des échantillons et
les documents.
Etape8 : Documenter
la fiche suivie et
mettre le rapport dans
la base.

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Chapitre 2 : Etude du banc d’essais pour test d’étanchéité
I. Problématique :
Le centre R&D de LEONI CASABLANCA effectue des essais de contrôle de la qualité du
produit pour satisfaire les exigences des clients.
Parmi ces essais, l’essai de l’étanchéité qui est fréquent dans le laboratoire, ce qui est
préférable que toute amélioration continue doit être faite sur ces essais, afin de déterminer si
un produit est étanche ou pas. Par exemple l’étanchéité sur des connecteurs.
Parmi les essais d’étanchéités imposées par les clients on trouve : IPX4, IPX5, IPX6 et IPX9.
Cependant ces derniers ne sont pas disponibles au sein du laboratoire, pour cela on est amené
à les effectuer ailleurs avec des coûts élevés. D’où l’idée de réaliser un banc d’essai où on
peut effectuer les 4 essais d’IPX.

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II. Cahier de charge relatif au projet :
: Essai d’étanchéité sur connecteur pour la vérification de la protection contre
l’eau tombant en pluie et contre les projections d’eau.
Type IP Description Débit Durée Distance Température Photo
IPX4
Essai d’étanchéité
sur connecteur
par pomme
d’arrosoir de 121
trous dans toutes
les directions dans
une durée
minimale de 5 mn
afin de simuler
l’effet de la pluie
et des projections
d’eau (lavage…).
10l/min.
5 min
mini à
10min
maxi.
Distance
entre le
connecteur
et l’arrosoir
est de
300-500mm.
R.A.S
Ambiante.
Figure 15 : Arrosoir IPX4.

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: Essai d’étanchéité des connecteurs pour la vérification de la protection contre les
jets d’eau.
Type
IP
Description Débit Durée Diamètre
buse
Distance Température Photo
IPX
5
sur connecteur
par buse de
6.3mm pour
simuler l’effet des
jets d’eau à
grande pression
sur toutes les
directions
possibles.
12.5l/min. 3 min. 6.3mm. 2.5 à 3m.
R.A.S
Ambiante.
Figure 16 : Buse IPX5.

20
: Essai d’étanchéité sur les connecteurs pour la vérification de la protection contre
les jets d’eau à une très grande pression à l’aide d’une buse.
Type IP Description Débit Durée Diamètre
buse
IPX6
sur connecteur
par buse de
12.5mm  Pour
simuler l’effet des
jets d’eau à une
très grande
pression sur toutes
les positions
possibles.
100l/mn
±5%
3 min 12.5mm 2.5m à
3m
R.A.S
Ambiante

21
: Essai d’étanchéité sur connecteur pour la vérification de la protection contre les
jets à vapeur ou d’eau à une grande pression à l’aide d’une buse.
Type
IP
Description Débit Durée Diamètre
buse
IPX9
Jet d’eau avec
une buse
maintenu à 30
cm de
l’échantillon
en inclinant la
lance de 45 °
(refaire l’essai
à 10 cm de
l’échantillon).
75 à 85
bars.
13 ±1L/min.
3min
x2.
1.5mm. 10cm
Et
30cm.
70°c ±5°C.

22
Nb :
* Le montage doit être de telles sortes pour satisfaire les 4 types d’IPXX.
* Tôle troué de 20 cm de diamètre. (Plateau tournant : 5 tours/ min).
* Table flexible (distance entre buse et tôle varie entre 10cm 2.5m).
Plaque troué tournante : (Diamètre 20cm)
Plateau où on va placer l’échantillon pour effectuer le jet d’eau en exécutant l’une des 4
essais.
Figure 19 : Plateau tournant.

23
III. Présentation des degrés de protection procurés par les enveloppes (Code IP) Par
la norme AFNOR NF EN 60529 :
La présente norme décrit un système de classification des degrés de protection procurés par
les enveloppes des matériels électrique. Bien que ce système puisse être utilisé pour la plupart
des types matériels électriques, il n’y a pas lieu de supposer que tous les degrés de protection
énumérés s’appliquent à un certain type de matériel. Il convient de consulter le constructeur
du matériel auxquelles s’applique le degré de protection indiqué.
1. Code IP :
Système de codification pour indiquer les degrés de protection procurés par une enveloppe
contre l’accès aux parties dangereuses, la pénétration de corps solides étrangers, la pénétration
de l’eau et pour donner une information additionnelle liée à une telle protection.
Extraits de la Norme EN60529 :
Figure 20 : Disposition du Code IP.

24
Figure 21 : Eléments de code IP et leur signification.

25
Figure 22 : Degré de protection contre l’accès aux parties dangereuses.
Figure 23 : Degrés de protection contre les corps solides étrangers.

26
Figure 24 : Degrés de protection contre la pénétration de l’eau.

27
2. Présentation des IPX :
Dans ce qui suit, on s’intéresse à la pénétration de l’eau uniquement, c’est pour cela qu’on
mentionne IPX4 IPX5 IPX6 IPX9.
IPX 4 : Protégé contre les projections d'eau de toutes directions. Durée du test : 5
minutes avec 10 litres de pluie par minute.
IPX 5 : Protégé contre les jets d'eau à la lance de toutes directions. Durée du test : au
moins 3 minutes avec 12,5 litres de pluie par minute à une distance de 2,5-3 mètres.
IPX 6 : Protégé contre les projections d'eau assimilables aux paquets de mer. Durée du
test : au moins 3 minutes avec 100 litres de pluie par minute à une distance de 2,5-3
mètres.
Concernant IPX 9 le cahier de charge proposée par le centre R&D était le suivant :
IPX 9 : On a une protection contre les jets d’eau à la lance dans des directions bien
spécifiés (0°C, 30°,60°,90°) à une température d’eau de 80+5°C.
La distance séparée à la buse et le produit est entre 100 et 150 mm avec un débit allant
de 14 à 16l/mn.
La Solution fréquente et qui semble évidente est de mettre 4 buses dans les 4 différents
positions (0°, 30°,60°,90°).
Figure 25 : Principe de l’essai IPX 9.

28
Sauf que le Centre R&D a proposé d’utiliser uniquement une seule buse qui balaye les
différentes positions.
La solution proposée est la suivante :
Figure 26 : Conception du support buse pour IPX 9.
Le mouvement sera entrainé par un tambour.
Figure 27 : Schéma simplifié de la solution.

29
Cette dernière a été annulée puisque le système ne sera pas fiable en raison de la grande
pression du jet d’eau qui atteint les 80 bars.
Après avoir discuté cela avec l’encadrant et le manager du laboratoire le texte de l’essai IPX 9
est comme suit :
 Lavage avec détergent pendant 5 secondes, buse maintenue à 30cm de
l’échantillon, en inclinant la lance de 45° de part et d’autre de la verticale.
 Rinçage dans les mêmes conditions, mais sans détergent et pendant 3minutes.
 Refaire le même essai avec la buse à 10cm de l’échantillon.
Matériels utilisés :
Appareil de lavage à haute pression permettant d’obtenir les réglages suivants :
 Pression affichée : 80(±5) bar.
 Débit 13(±1) l/min.
 Jet conique : angle de 60°.
 Températures : 70°C.
 Détergent du type shampoing « Fréval » Durel SH598 à 3% ou similaire (dont le
PH soit inférieur à 10).

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IV. Diagramme FAST :

31

32
V. Conception des solutions répondant au cahier de charge :
1. Contraintes :
a) Contrainte d’espace :
L’emplacement du banc d’essai est limité par des dimensions imposées par l’endroit
disponible au laboratoire.
Figure 28 : Plan et photo de l’espace disponible pour le banc d’essai.
Le jet d’eau des essais IPX5 et IPX6 se fait à une distance entre 2.5m et 3m. pour cela les
dimensions adéquates qui nous permettrons de réaliser les essais tout en positionnant tout le
matériel nécessaire (plateau tournant, buse, rail …) pour effectuer l’essai en se focalisant sur
l’échantillon, sans avoir de chevauchement avec le jet d’eau, sont :
Longueur : 3000mm.
Largeur : 950mm.
Hauteur : 2000mm.
b) Contrainte de la mobilité :
La possibilité du déplacement du banc. Ce qui va imposer des solutions comme suit :
 Rassembler tout le matériel sur le cadre du banc.
 Avoir des roues pour le déplacement du banc.

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2. Conception mécanique :
Conception des pièces non-standards :
a) Le couvert :
On fabrique le couvert du banc d’essai pour les raisons suivantes :
 Protection contre le jet d’eau à haute pression.
 Protection contre la haute température qui atteint 70° ±5°C.
 Possibilité de la visualisation et de filmer l’essai en toute sécurité.
 Fixation de la conduite et le support de la buse de l’essai IPX4.
Figure 29 : Conception du Couvert.
Le couvert est séparé en 3 parties à cause de sa longueur et pour faciliter la fabrication,
chaque partie contient un cadre en aluminium et un couvert en plexiglass.
Figure 30 : Plan 2D du couvert livré au centre de fabrication.

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La table :
Objectifs :
 Récupération de l’eau utilisée lors de l’essai et la diriger vers les réservoirs dans un
temps minimale en utilisant un trou divisé en 2 pour les 2 réservoirs séparés.
 Placer le matériel nécessaire pour effectuer les essais (rail pour IPX9, buses de
IPX5/6/9, trou de l’axe du plateau tournant).
Solutions :
 Une partie plate pour la fixation du rail d’IPX9 et la buse IPX5/6.
 Une partie inclinée pour accélérer la récupération de l’eau vers les réservoirs.
 Fabriquée à partir d’une tôle en acier inox d’épaisseur 1.5mm.
Figure 31 : Conception Table.
Figure 32: Plan 2D de la table livrée au centre de fabrication.

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Les réservoirs :
Objectifs :
 Récupérer l’eau chaude pour l’essai IPX9 et l’autre pour récupérer l’eau froide pour
les autres essais.
 Alimenter la pompe avec l’eau froide ou l’eau chaude selon le besoin.
 Assurer l’eau chaude au sein de l’un des réservoirs.
 Faciliter la vidange.
 Conserver l’eau contre les interactions extérieures.
Solutions :
Dans un premier temps, on a opté pour un seul réservoir et une chaudière. Cette solution
nécessite une pompe de retour pour avoir un circuit fermé.
Figure 33 : chaudière et réservoir de la 1ère solution.
Cette Solution va causer plus d’encombrement (circuit hydraulique) et un surcoût dû à la
chaudière et la pompe. D’où la deuxième solution des 2 réservoirs.
 Avoir 2 réservoirs en acier inox, l’un pour l’eau chaude et l’autre pour l’eau froide.
 Avoir un trou d’alimentation de la pompe pour chaque réservoir.
 Ajouter une pente au niveau des 2 réservoirs accompagné d’une vanne de vidange
 Avoir un couvercle troué pour l’assembler avec les 2 sorties de la table.

36
Figure 34 : Conception Réservoir-Chaud et Réservoir-Froid.
Les essais IPX4, IPX5 et IPX6 vont être alimenté par le réservoir de l’eau froide. Le débit de
IPX6 est le plus grand et qui vaut 100l/min. Puisque on a 3min comme durée de cet essai et
un circuit de récupération de l’eau vers le réservoir froid, la quantité d’eau nécessaire estimée
est de 250L (en tenant compte de la récupération de l’eau) pour des raisons économiques
puisque l’eau utilisé est déminéralisée.
Pour l’essai IPX9, on a un débit de 13l/min pendant 6min, on a besoin de 90L. Donc on a opté
d’utiliser un réservoir de 100L.
Les dimensions des réservoirs sont illustrées les plans ci-dessous :
Figure 35 : Plan 2D du Réservoir chaud et froid livrée au centre de fabrication.

37
Cadre de la table :
Objectifs :
 Supporter la charge de tous les autres pièces du banc (Table, Couvert, Pompe, Moteur
du plateau tournant, Galet du système IPX9 et IPX5/6 …), Car le banc doit être
mobile.
Solutions :
 Utiliser une tôle de section carrée :
Dimensions : 25mm de côte et 2mm d’épaisseur.
Matériau : acier inox.
Pour fabriquer la structure générale du cadre.
 Ajouter des supports pour la pompe, le moteur et les 2 réservoirs.
 Ajouter des roues pour la mobilité du banc.
Figure 36 : Conception du cadre.

38
Figure 37 : Plan 2D du cadre livré au centre de fabrication.
b) Plateau tournant :
Il se compose d’un plateau troué de diamètre 20cm, d’un axe lié au plateau, d’un moteur et
son support.
Ce plateau a pour objectif de fixer l’échantillon et le faire tourner lors de l’essai, afin que le
jet d’eau balaye toutes ses surfaces.
La réalisation de la rotation du plateau sera effectuée par un moteur électrique à courant
continu 24V, sa vitesse est de 5tours/min.
La conception du support du moteur est imposée par la forme du moteur.

39
Figure 38 : Moteur à courant continu.
Figure 39 : Conception de l’assemblage du plateau avec le moteur.

40
Figure 40 : Plan 2D des pièces de l’assemblage livré au centre de fabrication.

41
Figure 41 : Banc d’essai d’étanchéité.

42
3. Conception électrique :
Dans cette partie, on va faire une conception électrique de notre système, afin de commander
les différentes fonctions au bon fonctionnement du banc d’essai.
a) Schéma hydraulique :
Figure 42 : Schéma hydraulique du système.

43
b) Réalisations des commandes :
Le moteur électrique du plateau va tourner lors des essais des IPXX mentionnées avant.
IPX4 :
La durée de l’essai est de 5minute.
Au démarrage de cette essai, on va :
 Ouvrir les électrovannes 1 et 4.
 Alimenter la pompe en utilisant le réservoir Froid (pour avoir le débit souhaité en
tenant compte de la canalisation).
 Faire tourner le moteur par une vitesse constante de 5tr/min.
IPX5/6 :
La durée de l’essai est de 3minutes, on va utiliser la même sortie pour ces 2 essais et changer
juste la buse.
Au démarrage de cet essai, on va :
 Monter la buse convenable (IPX5 ou IPX6).
 Ouvrir l’électrovanne 1 et 5.
 Alimenter la pompe en utilisant le réservoir Froid (pour avoir le débit souhaité en
 Tourner le moteur par une vitesse constante de 5tr/min.
IPX9 :
Pour cet essai, on a 2 positions de la buse par rapport au produit. Chaque position dure 3
minutes.
Au démarrage de cet essai, on va :
 Ouvrir les électrovannes 2 et 3.
 Alimenter la pompe en utilisant le réservoir Chaud (pour avoir le débit souhaité en
 Tourner le moteur par une vitesse constante de 5tr/min.
Solutions :
 Utiliser un automate pour la programmation des commandes (cette tâche sera
effectuée en collaboration avec un sous-traitant afin de bénéficier d’une formation de
base sur la programmation des automates).

44
 Utiliser une vanne de régulation ou un variateur de vitesse du moteur da la pompe
pour régler le débit.
 Utiliser une carte électronique et un transformateur avec un moteur à courant continu.
 Utiliser la console automate SIMATIC OP7 pour afficher la température, la pression et
le débit (Voir Figure ci-dessous).
 Utiliser des capteurs de niveaux haut et bas pour s’assurer que les réservoirs sont
pleins avant de commencer l’essai et d’arrêter au niveau bas.
Dans le but de réaliser ces différentes solutions, on va exploiter une enceinte climatique dont
la durée de vie a pris fin. Elle a été démontée et on a pris les différents composants qui
puissent nous servir dans le projet (Contacteur, Relais, Moteur, Console …).
Figure 43 : Contacteurs.
Figure 44 : Relais thermiques.

45
Figure 45 : Console SIMATIC OP7.
Figure 46 : Sélecteurs.

46
Figure 47 : Boite à fusible.
Figure 48 : Composants retenus.

47
Concernant le moteur, il était commandé au début par un automate (voir figure) dont plusieurs
fonctions ne sont pas utiles pour nous. Pour cela on a pris uniquement le transformateur AC
220/24, ainsi que la carte de commande qui permet le redressement et la régulation de la
vitesse du moteur par un potentiomètre.
Figure 49 : Automate du moteur.
Figure 50 : Transformateur AC 220/24 V.

48
Figure 51 : Moteur à courant continu et sa carte de commande.

49
VI. Composants nécessaires pour le banc :
1. Pompe :
C’est un appareil permettant un transfert d’énergie entre le fluide et un dispositif mécanique.
Ces machines communiquent au fluide soit principalement de l’énergie potentielle par
accroissement de la pression en aval, soit principalement de l’énergie cinétique par la mise en
mouvement du fluide.
Une pompe permet ainsi de vaincre entre les deux extrémités d’un circuit :
 Une différence de pression.
 Une différence d’altitude.
 Une perte de charge due à la longueur de la canalisation et à ses divers accidents
(coudes, vannes, turbines, etc.).
Figure 52 : Pompe centrifuge à eau.
Caractéristiques :
 Débit variant de 10l/min à 100l/min.
 Fonctionnement normale à 70°C±5.

50
Figure 53 : Solutions pour différents problèmes influencent le bon fonctionnement de la
pompe.

51
2. Buse IPX 4:
Figure 54 : Buse IPX 4.
Cette Buse de pulvérisation est un dispositif de Test pour vérifier la protection contre
les projections et les éclaboussures d’eau. La pression de l’eau peut être contrôlée par
une vanne de régulation de débit.
Caractéristiques :
 Manomètre : 0-1,6 Bar.
 Nombre de trous : 121.
 Trous de buse : 0,5mm.
 Matériau : Laiton.
3. Buse IPX 5/6 :
Figure 55 : Buse IPX 5/6.
Destiné à une chambre de Test de longueur de 3m minimum vu que la distance entre la
Buse et l’échantillon dépasse les 2,5m.
Diamètre de la buse : 6,3mm pour IPX 5 et 12,5mm pour IPX 6.
Manomètre : 0-2,5 bar.

52
Matériau : Acier inox.
4. Buse IPX 9 :
Une buse dans le laboratoire est prête à être exploitée.
5. Electrovanne (x5) :
Commander les différents jets d’eau.
6. Vanne de Vidange (x2) :
Vider le réservoir.
7. Débitmètre :
Indiquer la valeur du débit.
8. Régulateur de pression avec manomètre :
Protéger l’installation contre les surpressions.

53
VII. Nomenclature des composants et pièces :
Composants Caractéristiques Nombres
Pompe 10l/min à 100l/min x1
Vanne de vidange x1
Electrovanne x5
Régulateur de pression x1
Manomètre x1
Réservoir + résistance Acier inox 100L x1
Moteur électrique x2
Clapet anti-retour x1
Boitier de commande x1
Relais thermique
Contacteur
Sectionneur
Transformateur 220V/24V
Boite à fusibles
Disjoncteur
Joint d’étanchéité
Roues x8
Tubes de canalisation
flexible
Conduites 20mm ∅ext, 2mm d’épaisseur,
Bouton poussoir
Réservoir Acier inox 250L x1
Table Acier inox épaisseur : 1,5mm x1
Toi couvert Acier inox x1
Cadre du toi couvert Acier inox x1
Cadre de la table Acier inox x1
Moteur à courant continu 24V x1
Carte de commande x2
Support des buses x2
Buses IPX4, 5, 6,9 x4
Connecteurs
d’élargissement
Connecteurs coude. x10
Filtre x2
Capteur de niveau x4

54
VIII. Bibliographie :
 Norme AFNOR NF EN 60529.
 Chapitre 5 : Dimensionnement d’une pompe BTS ELECROTECHNIQUE 1ère
Année - Sciences physiques appliqués.
 Catalogue JAPPY Pompe.
 Cours moteurs électriques Ecole Polytechnique de Montréal.

55
Conclusion
Ce Projet nous a permis tout d’abord une immersion dans le monde de l’entreprise.
Le premier défi consistait à s’intégrer le plus rapidement possible avec le personnel de
l’entreprise pour bénéficier de sa collaboration, ses conseils et son expertise.
Sur le plan technique, on a pu constater que les connaissances qu’on a acquises à
l’ENSAM de Meknès sont suffisamment riches pour aborder des problèmes concrets que
cela soit dans la Mécanique, l’Electricité ou l’Hydraulique.
Concernant le projet, la difficulté réside dans le fait de combiner plusieurs types de Test
d’étanchéité dans un seul banc, ils sont généralement séparés, tout en prenant en compte
les contraintes économiques et la contrainte de l’espace ainsi qu’une multitude de
problèmes rencontrés au cours de l’étude.
Dans ce rapport on a essayé de simplifier la compréhension des idées proposées, en
utilisant des schémas et un logiciel de conception : CATIA V5R20.
Néanmoins, la contrainte du temps imposée par le service d’achat et la complexité de sujet
ne nous ont pas permis de compléter l’étude (Réalisation). En espérant Revenir après
l’arrivée du matériel afin de compléter le travail.

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