L'ingénieur, 1 juillet 1987, Juillet - Août

//\\\ Juillet/août 1987 N° 380 73e année ¦H rnrm Application de ventilateur—600 cv.RETROUVEZ VOS FACTURES D’ELECTRICITE D’IL Y A 3 OU 5 ANS AVEC NOS ENTRAÎNEMENTS À VITESSE VARIABLE RELCON.On ne peut freiner la hausse des coûts d’électricité.Cependant, vous pouvez consommer moins d’énergie électrique en opérant à vitesse variable vos ventilateurs, pompes, compresseurs et autres équipements centrifuges.UATRE TYPES D'ENTRAINEMENTS Que votre moteur électrique soit fractionnel ou d’une puissance de 5000 hp ou plus, l’un de nos quatre types d’entraînements à vitesse variable Relcon, vous donnera le contrôle efficace de vitesse que vous désirez.En plus, vous économiserez entre 20 et 35% en énergie électrique si vous comparez nos contrôleurs aux systèmes de valves modulantes ou de volets variables.Les économies d’énergie électrique réalisées sur une période de trois ans ou moins, suffisent habituellement pour financer l’achat d’un de nos entraînements Relcon.Nous sommes en mesure de vous offrir des entraînements: à fréquence variable, à courant continu, à courant de Foucault ou à récupération d’énergie, dépendamment du type d’équipement qui se prête le mieux à votre application.Service complet Considérez ce qui suit: Nos entraînements Relcon sont fabriqués au Canada.Ils sont conçus en utilisant ce qu’il y a de plus récent comme technologie.Nous vous offrons de plus: assistance à la conception de vos systèmes, une gamme complète d’entraînements à vitesse variable, l’accès aux pièces de rechange de quatre endroits à travers le Canada et finalement, un service après-vente incomparable.Tous ces avantages font partie des systèmes d’entraînements à vitesse variable Relcon.Vérifiez En plus de la fiabilité de nos équipements, vous devez considérer l’économie d’énergie substantielle réalisée et la facilité d’installation.Demandez-nous de vous faire parvenir notre littérature sur nos entraînements Relcon pour voir ce que vous avez à y gagner.CHEF DE FILE DE L'INDUSTRIE CANADIENNE Rekon Relcon Inc.(Anciennement Les Equipements Rumble Limitée) 80 Walker Drive, Brampton, Ont.L6T 4H6 (416) 458-1100.Telex: 06-97646.Fax: (416) 458-1200 Quebec and Maritimes 2535 boul.Cavendish Montréal (Québec) H4B 2Y5 (514) 487-6111 Telex: 055-66347 Fax: (514) 487-6537 l'ingénieur/juillet août 1987 /?O juillet août 1987 N° 380, 73e année Éditeur Les publications l’Ingénieur inc Case postale 6980, succursale A Montréal (Québec) H3C 3L4 Tél (514)340-4764 Conseil d'administration Paul Major, président Paul Hébert, vice-président Comité exécutif Guy Drouin, président exécutif Jacques Lapomte.vice-président Jean L Corneille, vice-président Serge R Tison, secrétiare Gilles G Bélanger, trésorier Yolande Gingras.directeur général Administrateurs Adolphe Blach Claude Brulotte Roland Chevalier Gilles Delisle Fernand DeSerres Yvon Gariepy Roger P Langlois Emeric G Léonard Roger Lessard Ovide J Poitras Diane Rousseau Serge Saulmer Guy A Sicotte Jean-Claude Therrien Directeur général Yolande Gingras Comité consultatif de rédaction Gilles G Bélanger, directeur Joseph A Bouchard Dominique Chassé Jules Delisle Pierre Desrochers Claude Gou Jacques Lapointe Raymond LerouxYves Lizotte Paul-Édouard Robert Georges Salloum Rédacteur en chef Joseph Kélada Publicité Robert Dumouchel Publications R A D enr 605 rue Filiatrault Suite 6 Saint-Laurent.(Québec) H4L 3V3 Tél (514)744-6019 Composition Les Ateliers Chiora inc (514)383-4320 Imprimeur Groupe d’imprimerie INTER-MARK Inc (514)526-3381 Abonnements Canada 15 $ par année Étranger 20 $ par année À l'unité 3 $ Six (6) numéros par année Droits d'auteurs Les auteurs des articles publiés dans l’INGÉNIEUR conservent l’entière responsabilité des théories et des opinions émises par eux Reproduction permise, avec mention de la source on voudra bien cependant faire tenir à la Rédaction un exemplaire de la publication dans laquelle paraîtront les articles Engineering Index Biol .Che , Sci .Abstracts Periodex et Radar signalent les articles publiés dans I INGÉNIEUR - ISSN -0020-1 138 — Dépôt légal — Bibliothèque nationale du Canada — Bibliothèque nationale du Québec Courrier de deuxième classe Enregistrement n° 5788 Sommaire 2 Le concours rédactionnel par Gilles G.Bélanger 4 L'automatisation du procédé de soudage par Guy Dionne 10 L'épuration des eaux contaminées à l'aide de la tourbe par Serge Lavergne 15 Un outil de formation et d'optimisation: Le simulateur Talar par Yves C.Munger 20 La télédétection par satellite par Gaston Doiron 24 Application des systèmes experts au gouvernement du Québec par Richard Parent ccab 1 I ingémeur/juillet.août 1987 Le concours rédactionnel Depuis plusieurs années les facultés de génie francophones proposent des cours de rédaction à leurs étudiants.Le concours rédactionnel se veut une participation de la revue l'Ingénieur à cet effort de perfectionnement.Que l'ingénieur œuvre dans l'entreprise, le génie-conseil, la recherche, l'enseignement ou la fonction publique, il doit communiquer fréquemment par écrit le fruit de ses analyses.Jadis, les documents produits n'étaient malheureusement pas à la hauteur et l'ingénieur était souvent décrié pour sa faiblesse en communications écrites.Les articles qui nous ont été présentés nousdémontrent l'évolution dans ce domaine et nous devons féliciter les professeurs des facultés de génie pour leurs efforts dans cette discipline qu'est la rédaction de rapports.Cette année, les gagnants ont été sélectionnés" par trois juges.Madame Dominique Chassé — pro-fesseure de rédaction a l'École Polytechnique de Montréal, M.Alain Brosseau — vice-président Recherche (IR.E.Q.) Hydro-Québec et M.Jean-Louis Dontigny — Directeur de l'ingénierie, Groupe S.N.C.Malgré la diversité des articles jugés, ces juges ont rempli leur fonction de façon remarquable.Le comité de rédaction les félicite pour leur participation et les remercie de leur coopération Quant aux lauréats, vous constaterez à la lecture de leurs articles, qu'ils méritent bien leur prix et vous démontrent que la nouvelle génération d'ingénieurs est bien préparée à accomplir de grandes choses.Merci à tous les participants, notre reconnaissance appréciée aux commanditaires qui ont permis de financer ce concours.Gilles Bélanger Directeur du comité de rédaction Dans l'ordre habituel, MM Gilles G.Bélanger, Guy Dionne et Alain Brosseau MM.Gilles G.Bélanger, Serge Lavergne et Jean L.Corneille I MM Gilles G Bélanger, Yves C.Munger et Me Serge R.Tison 2 I ingérueur/juillet août 1987 À propos du concours Les gagnants du concours Le premier prix a été attribué cette année à l'article «L'automatisation du procédé de soudage a l'arc électrique».Cet article a été écrit par M Guy Dionne, étudiant en génie mécanique à l'Université de Sherbrooke.Il a fait ses études secondaires et collégiales au Séminaire de Sherbrooke.Il a déjà travaillé pour la Société Canadienne des métaux Reynold à Baie Co-meau, pour Lowney (Chocolat) à Sherbrooke et pour Bombardier à Valcourt.M.Dionne a gagné le deuxième prix au concours rédactionnel de la revue l'Ingénieur en 1986.Il a participé activement au projet ALIZÉE pour la conception d'une auto avant-gardiste.Ce projet qui a duré deux ans a permis à l'Université Sherbrooke de se placer 2e au concours international de Vancouver, en 1986.M.Dionne obtiendra son diplôme d'ingénieur en décembre 1987 Le deuxième prix est allé à l'article «L'épuration des eaux usées à l'aide de la tourbe».L'auteur de cet article est M Serge Lavergne, étudiant en génie chimique à l'Université de Sherbrooke.Il a fait ses études collégiales au collège Rouyn-Noranda en sciences pures.Il a déjà travaillé pour le Ministère de l'environnement.Il vient de terminer sa deuxième année d'étude à l'université.Pour le troisième prix, le jury a choisi l'article «Le simulateur Talar».Cet article est M.Yves Munger, étudiant en génie mécanique de l'Université Laval.Il a fait ses études secondaires au Séminaire de Québec et a terminé ses études collégiales au collège St-Lawrence à Ste-Foy.M.Munger a participé à la compétition Québec-Ingénierie 1987 dans la catégorie Solution de problèmes industriels.Il a obtenu le prix de l'excellence de l'Ordre des Ingénieurs du Québec.Il a aussi décroché le premier prix dans la compétition canadienne d'ingénierie à Edmonton avec son article sur la simulation de procédés technologiques complexes qui lui a valu son prix au concours rédactionnel de «L'ingénieur».Il poursuit ses travauxdans le cadre de ce projet de simulation, travaux qu'il a commencés en mai 1986 Autres articles À part les trois articles primés, la revue à reçu plusieurs écrits qui démontrent la capacité de rédaction de nos futurs ingénieurs.Ces articles sont: • Une visite des turbines hydrauliques aux Ateliers d'ingénierie Dominion, par Eric Desbiens de l'École Polytechnique de Montréal; • Les prothèses artérielles, de Sami Doucet et Véronique Roy, étudiants en génie mécanique à l'Université laval; • L'homme et son vélo, contre le vent et contre le temps, par René Dionne et Thavorith You Kheang de l'Université de Sherbrooke; • L'industrie canadienne de l'électronique: le libre échange, bon échange?par Martin Simard, étudiant en génie électrique à l'Université Laval; • Construire la tour de Babel malgré tout, par Sophie Lagacé, étudiante en génie civil à l'Ecole Polytechnique; • L'intelligence artificielle au service de l'ingénieur, par Roch Bé- rubé de l'Université du Québec à Chicoutimi; • La gestion efficace de la production, par Erick Bellefleur et Eric Giguère de l'Université de Sherbrooke; • Les enjeux de l'industrie aérospatiale au Canada, par Richard Lemieux, étudiant en génie mécanique à l'École Polytechnique; • La télédétection par satellite, par Gaston Doiron, étudiant en génie civil à l'Université de Moncton.La rédaction de la revue se rejouit du succès de son concours rédactionnel et compte, à l'avenir, poursuivre cette tradition, tant que Dieu, ou plutôt ses abonnés lui prêteront vie.Remise des prix Les prix ont été remis aux gagnants le 16 juin dernier, lors d'une cérémonie qui se déroule dans les bureaux, ou plutôt dans les salons de la Société Bell, sur l'invitation de M.Gilles G.Bélanger, directeur du comité de rédaction de la revue.Parmi les invités, mentionnons Mme Yolange Gin-gras, directeur général de l'Association des Diplômés de Polytechnique, M Jean L.Corneille, président du conseil d'administration de la Fondation de l'ingénierie canadienne, Me Serge R.Tison, avocat chez Desjardins, Ducharme, Desjardins et Bourque et membre du comité exécutif de la revue, M.Alain Brosseau vice-président de l'Institut de recherche d'Hydro-Québec ainsi que le rédacteur en chef de la revue et plusieurs membres du comité de rédaction de l'Ingénieur.Àl'année prochaine donc et.bonnes vacances.3 1 / l'ingénieur/juillet août 1987 L'automatisation du procédé de soudage à l'arc électrique Guy Dionne Étudiant en génie mécanique Faculté des sciences appliquées Université de Sherbrooke Introduction Le procédé de soudage à l'arc électrique acquiert ses lettres de noblesse dès le début du vingtième siècle.Depuis lors, cette technique d'assemblage n'a cessé de s'intégrer dans la chaîne évolutive des matériaux et des techniques de fabrication.Rappelonsque la technologie du soudage demeure un élément essentiel à la réalisation de nombreux assemblages métalliques.En effet, depuis la création de ce procédé, le défi consiste à obtenir une soudure permettant d'assurer une continuité parfaite au point de vue des propriétés mécaniques, métallurgiques et physiques entre les pièces assemblées.Les années 80 ont vu naître un autredéfi détaillé: adapter le soudage à l'ère de l'automatisation.Même en 1987, où plusieurs techniques d'assemblage sont robotisées, le soudage ne compte pas parmi les procédés qui ont pu être entièrement automatisés, puisque les robots ne peuvent imiter les capacités sensorielles de l'humain en ce domaine.Bien sûr, on retrouve des dispositifs de soudage autonomes oeuvrant dans des conditions répétitives, tels ceux rencontrés dans l'industrie automobile (soudage par point dont la résistance mécanique du joint à souder est moins critique).Par contre, les pièces soudées requérant des spécifications mécaniques de haut niveau ont en grande majorité échappé à l'automatisation.Pourtant, automatiser ces opérations pourrait devenir extrêmement rentable pour l'industrie et nombreux sont les centres de recherche, à travers le monde, qui tentent d'y arriver.Parmi ces centres de recherche, le Canada, par le biais du Centre national de re-cherchedu Canada(C.N.R.C.(division Institut de génie des matériaux (I.G.M), fait figure de leader.Les chercheurs de l'I.G.M.ont en effet conçu des capteurs qui peuvent intervenir sur les paramètres de soudage en temps réel, selon les caractéristiques de la pièce à souder.L'objet du présent texte consiste à résumer ces recherches.Après avoir défini plus précisément quel secteur de l'industrie est visé par l'automatisation du soudage à l'arc électrique, les principes de base du procédé seront brièvement énoncés.Seront ensuite étudiés trois axes de développment qu'a subi l'automatisation du soudage, à savoir la modélisation, la vision active et la vision passive, cette dernière retenant plus particulièrement notre attention, puisque les recherches actuelles lui connaissent là un succès sans précédent.Secteur de l'industrie visé par l'automatisation Notons tout d'abord que près de 95% des soudures effectuées par les entreprises le sont au moyen de techniques utilisant l'arc électrique.De façon à accroître la performance de l'industrie canadienne du soudage, l'I.G.M.poursuit depuis quelques années un programme de recherche dans ce domaine.Celui-ci consiste principalement à développer une automatisation poussée des procédés de soudage à l'arc électrique, afin d'améliorer la qualitédes soudures ainsi que la productivité de ce mode d'assemblage.Les plus récents développements de la recherche sur le soudage à l'I.G.M.se concentrent autour de l'industrie du soudage bout à bout de tuyaux à parois épaisses.Ce type de soudure représente le cas le plus typique des applications effectuées dans des entreprises où l'on retrouve un nombre important de conduits de toutes sortes.Bien que l'assemblage bout à bout semble à prime abord une opération peu complexe, il s'agit en fait d'une opération délicate qui ne peut être effectuée que par les meilleurs soudeurs.Par ailleurs, les conduits assemblés doivent subir un contrôle aux rayons X, car la majorité de cette tuyauterie est destinée au transport sous haute pression de substances nocives.On la retrouve entre autre dans les raffineries et les centrales nucléaires.Description de l'assemblage bout à bout La soudure de joints bout à bout peut se diviser en deux classes.Tout d'abord, considérons l'assemblage de tuyaux et de réservoirs de faible diamètre, soit d'un diamètre inférieur à 65cm.La figure 1-A représente le type de joint et de chanfrein que l'on emploie avec ces conduits.La première opération, de loin la plus délicate, consiste en une passe de fond (pleine pénétration), due à l'impossibilitéd'entrer à l'intérieur du conduit.La complexité de l'opération provient du fait qu'il faut promener en équilibre une goutte d'acier liquide entre les deux racines du chanfrein.Le soudeur doit s'assurer que l'acier liquide transmet sa chaleur à la pièce en faisant fondre la bordure des racinessansque la goutte d'acier ne s'écroule en pénétrant suffisamment la pièce pour se solidifier.Avant la technologie I.G.M., cette opération très critique n'a jamais pu être automatisée.Les opérations subséquentes consistent à effectuer des passes de remplissage sur le côté extérieur du conduit à assembler.La deuxième classe de l'assemblage bout à bout comprend les plaques et les tuyaux de plus de 65 cm de diamètre.Les opérations, identifiées à la figure 1-B, sont effectuées sur un joint possédant un chanfrein en double «V».Conventionnellement, la première passe de fond s'effectue par l'intérieur; on applique ensuite une ou plusieurs passes de remplissage.Pour cette application, la première passe de fond devient moins critique, puisqu'on revient par l'extérieur, effectuer un meulage jusqu'à la racine de façon à éliminer les défauts.Finalement, on exécute une série de passes de remplissage par l'extérieur.Bien que déjà automatisée, cette technique peut être améliorée par la technologie I.G.M., puisque la qualité de la soudure à la racine n'exige plus aucun meulage, cequi permet une économie de temps significative.Principes de base du procédé de soudage Dans la soudure de pièces métalliques, la liaison atomique réalisée au niveau du joint nécessite l'intervention d'une source 4 I ingénieur/juillet août 1987 A) chanfrein B) double chanfrein racine tuyau passe de fond («full penetration») passe de remplissage meulage -réservoir meulage passe de remplissage (extérieur) première passe passe de remplissage (intérieur) J métal de base bain de fusion zone therm qucment affectée C) zone de transformation Figure 1 Soudures d'assemblage bout à bout d'énergie extérieure qui crée une élévation locale de la température des pièces.La technique de soudage que l'on utilise, schématisée à la figure 2, est le soudage avec fil plein sous gaz de protection (procédé Ml.G ).L'arc électrique, la source d'énergie, se maintient entre deux électrodes, soit le fil d'apport, qui avance continuellement au fur et à mesure qu'il se consume, et le métal de base.De façon à protéger le métal en fusion contre l'oxydation de l'air ambiant, le procédé M l.G.utilise un gaz de protection, diffusé autour de l'arc pour former un écran protecteur.Le gaz de protection le plus souvent utilisé est un gaz inerte, de préférence l'argon ou le C02.Notons enfin que le métal d'apport, une électrode d'un diamètre d'environ 1 mm, contient des éléments d'alliage et des dés-oxydants.Cinq paramètres importants En se référant à la figure 1 -C, on peut constater que la forme et la grosseur du bain de fusion ont une influence déterminante sur la qualité des pièces assemblées.En fait, si on réussit à contrôler le bain de fusion, on pourra contrôler la qualité de la pièce à souder.Pour pouvoir maîtriser adéquatement le bain de fusion, !e système automatisé doit intervenir sur cinq paramètres primordiaux.Lesdits paramètres, appliqués au procédé M l.G., sont les suivants: 1 ) Le suivi du joint: emplacement de la torche au bon endroit; 2) Largeur de l'oscillation: déplacement latéral de la torche qui détermine la largeur du cordon de soudure; 3) Vitesse d'avance du fil: l'intensité du courant (en continu) de soudage dépend de la distance entre les deux électrodes.L'aug- mentation de l'intensité de courant correspond à une augmentation de la profondeur et de la largeur de pénétration du métal; 4) Vitesse d'avance de la torche à souder: détermine la quantité de métal déposé en un instant donné; 5) Tension délivrée par la source: règle la longueur de l'arc électrique.L'augmentation de la tension tend à aplatir le cordon de soudure.Ces cinq paramètres sont identifiés aux figures 2 et 3.Modélisation L'avénement de l'ordinateur aura permis de faire des pas de géant dans l'automatisation des procédés de soudage L'une des techniques d'automatisation envisagée est la modélisation qui consiste à définir et à calculer tous les paramètres influents lors du soudage.Le modèle doit prévoir toutes les éventualités pouvant survenir pendant le soudage, pour en déterminer les réactions subséquentes.L'ordinateur peut disposer alors d'une banque de données qui lui permettra de réagir, d'une façon déterminée, dans des conditions précises.Par exemple, si on modélise l'écoulement de chaleur dans le bain de fusion du métal (figure 4), un certain degré de température correspond à une valeur précise d'apport de masse, de courant et d'une vitesse d'avance.Une telle situation peut devenir très complexe à modéliser et les conditions d'opération doivent être constantes.En effet, la banque de données dont dispose l'ordinateur demeure fonction d'un modèle élaboré dans des conditions précises.L'incapacité de tout modéliser a poussé certains centres de recherche à expérimenter l'usage de capteurs de vision.C'est pourquoi l'I.G.M.oriente ses recherches sur le dévelope-ment d'une stratégie de contrôle qui peut rendre le procédé de soudage plus tolérant.On parle donc d'un système caractérisé par un capteur vidéo incorporé au procédé de soudage.En analysant l'image transmise par le capteur vidéo, on pourra en déduire une statégie de contre-réaction.Ce système peut s'affranchir d'une banque de données contenant des valeurs absolues, la stratégie de contre-réaction étant fonction de l'image obtenue.5 I ingénieur/juillet-août 1987 source de tension avance du fil d'apport capteur vidéo gaz inerte buse jet d air (déflecteur de gaz) • ^ avance de la torche métal de base Figure 2 Vision passive avec le procédé M.J.G.torche de soudage caméra 10 images/sec capteur vidéo micro-ordinateur robot positionneur tension tension opo|Y Succursale informatique 5000.Jean-Talon Ouest 340-4487 Papeterie 340-4841 Librairie scientifique 340-4851