Partie 3 : Sélection des générateurs d'air chaud… · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - EE 2023

VÉLODROME RAYMOND POULIDOR

Mise en situation

Le vélodrome Raymond Poulidor est situé à Bonnac-la-Côte à moins de 5 minutes de l'autoroute, près de Limoges dans le département de la Haute-Vienne. Il a été inauguré le 3 juillet 2019.

Ce vélodrome couvert avec une piste en béton est unique en France. Il répond à la demande des différentes associations sportives et clubs du territoire, voire au-delà.

Il met à disposition de tous un site d'entraînement sécurisé, permettant le développement de la pratique du cyclisme sur piste à tous niveaux et par tous.

Afin de s'assurer de l'homologation de l'équipement, la Fédération Française de Cyclisme (FFC) a été associée à sa conception et à sa réalisation. Ainsi, le vélodrome et ses annexes ont été conçus pour accueillir des compétitions de niveau national.

Projet initial (sans couverture):

Le projet initial sans couverture a été achevé en juin 2017. Il était configuré comme ci-dessus et comprenait:

une piste en béton de 250 m de long sur 7 m de large, à virages relevés avec une inclinaison maximale de 40,39°;

le quartier des coureurs, à l'intérieur de la piste, accessible par un tunnel abritant des sanitaires;

une piste d'apprentissage et d'échauffement lors des compétitions, de 125 m de long sur 4 m de large. Elle sert aussi aux enfants;

une extension de la halle des sports communale, bâtiment d'environ 100 m² avec un accès indépendant qui abrite les locaux de stockage du matériel, l'atelier de petite mécanique, une salle de réunion, un bureau à disposition des éducateurs du vélodrome et un local pour l'assistance médicale.

Nécessité d'une couverture

Pour maintenir la piste sèche et assurer une utilisation continue de l'équipement quelles que soient les conditions météorologiques, l'exploitant a choisi d'équiper le vélodrome d'une couverture en structure gonflable appelé « dôme » composée d'une double toile tendue.

Un système de soufflerie injecte de l'air sous pression qui la tient gonflée et tendue.

Ce dôme, d'une surface totale de 11 158 m², a pour vocation de couvrir l'ensemble des existants du vélodrome dans un seul volume, comme sur l'image ci-dessous.

Le site peut accueillir jusqu'à 1 636 spectateurs, répartis dans les tribunes, autour de la piste et dans le quartier des coureurs.

Partie 3: Comment sélectionner les générateurs d'air chaud ?

Il existe sur le dôme des fuites d'air au niveau de:

la jonction entre la toile du dôme et le sol;

la jonction entre les pièces de toile constituant le dôme;

les jonctions des différentes portes (sas, sorties de secours).

La somme des fuites d'air équivaut à un « trou » de surface $S = 0{,}315\ \mathrm{m^2}$ dans le dôme.

Les trois générateurs d'air chaud doivent compenser ces fuites pour garder une pression relative par rapport à l'extérieur de $+300\ \mathrm{Pa}$ dans le dôme.

Données et relations

• $V = \sqrt{\dfrac{2 \times P}{\rho_{air}}}$

$V$: vitesse d'écoulement de l'air en $\mathrm{m\cdot s^{-1}}$

$P$: pression relative de l'air à l'intérieur du dôme en Pascal ($\mathrm{Pa}$)

$\rho_{air}$: masse volumique de l'air ($1{,}25\ \mathrm{kg\cdot m^{-3}}$)

• $Q_{fuites} = V \times S$

$Q_{fuites}$: débit de l'air en $\mathrm{m^3\cdot s^{-1}}$

$V$: vitesse d'écoulement de l'air en $\mathrm{m\cdot s^{-1}}$

$S$: surface des fuites d'air en $\mathrm{m^2}$

3.1

Calculer la vitesse de l'air s'échappant par les fuites du dôme.

3.2

Calculer le débit d'air s'échappant par la surface $S$ correspondant aux fuites en $\mathrm{m^3\cdot s^{-1}}$, puis convertir ce débit en $\mathrm{m^3\cdot h^{-1}}$.

3.3

Le gonflage du dôme nécessite un débit de $60\,000\ \mathrm{m^3\cdot h^{-1}}$ indépendamment des fuites. Choisir le modèle le plus adapté pour les trois générateurs d'air d'après le document technique DT5 ci-dessous.

3.4

Le dôme étant sous pression, toutes les entrées sont conçues pour qu'un minimum d'air s'échappe grâce à des sas (portes tambour ou sas technique à deux portes de garage actionnées en différé).

Indiquer aux étapes 2, 3 et 4 sur le document réponses DR3, le niveau de pression dans le sas technique pour l'entrée d'une personne dans le vélodrome.

3.5

Conclure sur l'importance des sas vis-à-vis du choix des générateurs d'air chaud.