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Contexte historique, repères et acteurs du développement durable. Concepts théoriques, modèles, indicateurs et mesures tels que : produit intérieur brut, indice de développement humain, Genuine Progress Indicators, empreinte écologique. Cadre légal : Loi 118, Loi sur la qualité de l'environnement du Québec, Loi sur les ingénieurs. Leviers et outils de mise en œuvre : responsabilité sociale des organisations, analyse de cycle de vie, écoconception. Outils de reddition de compte, certification : normes de l'Organisation internationale de normalisation et du Bureau de normalisation du Québec, Global reporting initiave, écolabel. Enjeux majeurs tels que : biodiversité, eau, sols, énergie, changements climatiques, industrie extractive, procédés de transformation, matières résiduelles, milieu bâti, transport, éthique, société. Défis et contraintes.

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Synthèse et méthodologie d'application des principes du développement durable (DD) à partir d'études de cas ou de problèmes rencontrés pour la prise en compte des relations environnementales, économiques et sociales propres à un produit, procédé ou service pendant tout son cycle de vie. Aspect méthodologique de la préparation d'un rapport de durabilité. Revue des critères d'écoconception. Application de l'analyse du cycle de vie selon les normes ISO14040 et suivantes. Rôle de l'ingénieur dans les débats de société. Connaissance des milieux de mises en œuvre des principes du DD. Exemples d'intégration des aspects à impacts durables dans les procédés de transformation et dans l'utilisation des produits et services. Exemples de l'influence de la source d'énergie utilisée pour développer une technologie, un produit ou un service sur leurs impacts de durabilité.

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Spécificité du concept de développement durable en conception de produits et de procédés. Modélisation des produits par noeuds de composants fonctionnels et d'attachement. Amélioration des caractéristiques techniques du produit en vue d'en faciliter la transformation durant l'ensemble de son cycle de vie. Conception de procédés sains : aspects mécaniques et environnementaux.

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Étude détaillée de l'analyse du cycle de vie (ACV). Normalisation ISO 14040 et 14044. Définition des objectifs et du champ de l'étude. Analyse de l'inventaire : aspects mathématiques, approches ascendante et descendante, approches attributionnelle et conséquentielle, multi-fonctionnalité. Évaluation des impacts du cycle de vie : chaînes de cause à effet, modèles et facteurs de caractérisation, méthodologies d'évaluation des impacts du cycle de vie. Impacts et indicateurs environnementaux. Classification, caractérisation, normalisation et pondération. Interprétation des résultats : analyses de contribution, de sensibilité, d'incertitude, de scénario. Utilisation des bases de données et des logiciels d'ACV. Analyse critique d'une ACV publique. Réalisation d'un projet réel d'ACV dans le domaine de compétence de l'étudiant. Types d'études ACV : interne, rapport tierce partie, assertion comparative divulguée au public.

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Définition de l'énergie. Notions de base sur l'énergie. Les différentes sources primaires de l'énergie. Énergies fossiles: charbon, pétrole, gaz naturel. Énergie nucléaire. Énergies renouvelables : énergie hydraulique, énergie éolienne, énergie solaire, biomasse, énergie géothermale, énergie des déchets, fusion thermonucléaire. Notion de vecteur énergétique : électricité, chaleur, cogénération et trigénération, hydrogène, piles à combustible. Production, stockage, transport et utilisation de l'énergie. Rendement, coût et efficacité énergétique selon le type de sources. Relation entre source d'énergie et type de pollution. Gestion de l'énergie : avantages et inconvénients de la déréglementation de la distribution de l'électricité en Amérique du Nord. Énergie et recyclage des déchets. Économies d'énergie, perspectives d'avenir.

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Définition des concepts de continuité opérationnelle et de résilience. Processus normatifs appliqués à la continuité opérationnelle (BS, CSA, ISO). Meilleures pratiques de la gestion de continuité. Programmes de gestion de la continuité opérationnelle. Exemples d'application industrielle. Approches internationales de la résilience. Volets principaux de l'évaluation de la résilience. Intégration des mécanismes de gestion de la continuité opérationnelle. Méthodologie d'évaluation de la résilience. Applications pratiques gouvernementales, municipales et industrielles.

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Science économique, économie circulaire et bilan des flux de matières. Approche cycle de vie. Boucles de matières et perspectives de l'ingénieur. Déchets municipaux et recyclage : technologies, instruments incitatifs, politiques publiques, taxes, subventions, responsabilité élargie des producteurs, modèles théoriques et résultats empiriques, norme sociale, corruption, taille et densité des villes. Remise à neuf : modèles de location et théorie des contrats, droit de propriété, cannibalisation et compétition sur le marché secondaire. Écoconception : innovation et hypothèse de Porter, recyclabilité, réutilisabilité et durabilité, obsolescence programmée. Aspect international : marché et flux des matières, dépendance à la ressource, accords internationaux, commerce illégal et corruption, dons. Marché vert : éco-étiquetage et écoblanchiment. Sujets choisis en ingénierie tels que responsabilité sociale des entreprises, éco-industrie, lobbying environnemental.

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Définition de l'énergie. Notions de base sur l'énergie. Les différentes sources primaires de l'énergie. Énergies fossiles: charbon, pétrole, gaz naturel. Énergie nucléaire. Énergies renouvelables : énergie hydraulique, énergie éolienne, énergie solaire, biomasse, énergie géothermale, énergie des déchets, fusion thermonucléaire. Notion de vecteur énergétique : électricité, chaleur, cogénération et trigénération, hydrogène, piles à combustible. Production, stockage, transport et utilisation de l'énergie. Rendement, coût et efficacité énergétique selon le type de sources. Relation entre source d'énergie et type de pollution. Gestion de l'énergie : avantages et inconvénients de la déréglementation de la distribution de l'électricité en Amérique du Nord. Énergie et recyclage des déchets. Économies d'énergie, perspectives d'avenir.

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Les combustibles : description, classification, production et consommation. Notions de combustion, point de rosée des fumées, rendement de combustion. Équilibre chimique, température de flamme adiabatique, vitesse de réaction. Dynamique des jets, description et calcul des flammes. Description et calcul des brûleurs. Fours industriels, description et calculs. Classification et effets des polluants. Étude des processus générant les polluants. Effet de serre et changement climatique, impact des polluants atmosphériques sur la santé. Techniques de mesure et méthodes de réduction des polluants.

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Différents systèmes de chauffage, de climatisation et de réfrigération. Calcul de la consommation énergétique : méthode des degrés jours et des fourchettes de température, simulation horaire, tarification énergétique. Systèmes de chauffage : rappel sur les pompes, chaudières, corps de chauffe, serpentin, réservoir d'expansion, régulation, à la vapeur et radiant. Systèmes de climatisation : rappel sur les ventilateurs, dimensionnement des gaines, filtres, serpentins, régulation, diffusion d'air dans une pièce. Systèmes de réfrigération : cycle à compression, pompes à chaleur, réfrigérants, systèmes à absorption, rejet thermique. Logiciels de simulations énergétiques.

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Processus de la gestion et de l'assurance de la fiabilité en cours du cycle de vie d'un produit. Bases mathématiques de fiabilité, lois de probabilité, analyse statistique des données. Techniques de prédiction, d'allocation et d'analyse de fiabilité des systèmes en phase de design, de développement, de fabrication et d'opération. Analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de la criticité pour le design, l'intégration et le processus. Test et analyse de la croissance de la fiabilité en développement. Application des tests accélérés en design et pour la démonstration de la fiabilité. Procédure d'assurance de la fiabilité aux étapes de fabrication et d'opération.

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Modèles et analyse de la fiabilité des systèmes réparables. Maintenabilité, disponibilité et optimisation de la maintenance. Techniques d'analyse par les chaînes de Markov et l'arbre de défaillance. Application des modèles interférentiels contraintes-résistance. Notions de sécurité des systèmes et approche utilisée en aéronautique. Procédure d'analyse du risque d'exploitation de l'équipement. Assurance de la fiabilité et de la sécurité des systèmes complexes en aéronautique pour se conformer aux exigences de la certification.

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Chimie de l'environnement : solutions, changements de phase, réactions acide-base, système carbonate, réactions d'oxydation. Thermodynamique chimique : 2e loi de la thermodynamique, réactions spontanées, entropie, énergie libre de Gibbs. Électrochimie : états d'oxydation, cellule voltaïques. Cinétique de réaction. Modélisation des réacteurs. Diffusion des polluants dans les liquides et les gaz. Microbiologie de l'environnement : types de microorganismes, techniques de comptage, microbiologie des eaux naturelles, des eaux potables et des eaux d'égouts.

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Fondements théoriques en gestion de l'innovation : changement technologique et croissance économique, approches évolutive et institutionnelle. Flux de connaissance. Facteurs d'influence de l'activité innovante. Diffusion de l'innovation. Stratégies et politiques d'innovation. Protection et gestion de la propriété intellectuelle. Réseaux et standards : réseaux d'innovation, standards technologiques. Systèmes d'innovation : nationaux et régionaux, grappes industrielles.

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Processus et cadres d'évaluation et d'examen des impacts des projets, des plans et des programmes. Examen des diverses réglementations, québécoise et canadienne. Participation et audiences publiques (BAPE). Analyse des impacts et méthodologies. Préparation et rédaction d'une étude d'impact. Examens de qualité. Aspects biophysiques, humains et socio-économiques. Audits et systèmes de management environnementaux (SME). Évaluations environnementales stratégiques. Études de cas.

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Définition des risques naturels. Définition des concepts de crise et de catastrophe. Processus législatif en vigueur au Québec et les quatre dimensions de la sécurité civile : prévention, préparation, intervention, rétablissement. Schémas de sécurité civile face à des risques naturels. Communication des risques et rôle des médias. Coordination aux sites de sinistres. Planification des mesures d'urgence avec une approche par conséquences. Applications pratiques à des risques naturels présents au Québec.

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Organisation des activités d'une entreprise pour le développement efficace de nouveaux produits, services et procédés en vue de répondre aux besoins des clients et du marché. Démarche et outils d'innovation en amont : enquête terrain et écoute client, veille stratégique, prévisions technologiques. Interfaces et réseaux. Processus de réalisation de projets d'innovation. Montage de l'équipe. Techniques de créativité. Vérification de l'innovation développée. Protection de l'information et de la propriété intellectuelle. Déploiement des plans de transfert, de commercialisation et de déploiement interne. Suivi, mesure et ajustement du plan de commercialisation. Consolidation de l'innovation. Post mortem commercial.

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Notions fondamentales en économie de l'environnement et principaux enjeux traités du point de vue de l'ingénieur dans son milieu de travail : problèmes de biens publics, externalité et passager clandestin. Instruments réglementaires et économiques : normes, lois, taxes et permis. Valeur de l'environnement : valeur d'usage et de non-usage, méthodes d'évaluation contingente, méthode du prix hédonique. Innovation : politiques environnementales, hypothèse de Porter, compétition et incitatifs des firmes. Accords internationaux, commerce, hypothèse du paradis des pollueurs. Développement durable : équité intergénérationnelle, faisabilité et critère de durabilité, rapports sur le développement durable. Ressources naturelles renouvelables : modèles de pêcheries, droits de propriété, tragédie des biens communs. Ressources naturelles non renouvelables : industrie pétrolière et mines, modèles à temps discret et continu. Paradoxe vert, braconnage, conflits et coûts de transaction. Autres enjeux choisis en ingénierie tels que : énergies vertes, risque et irréversibilité.

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Rayonnement solaire. Éléments de physique céleste. Durée d'insolation, propagation du rayonnement dans l'atmosphère, énergie reçue par une surface inclinée. Données et estimation de rayonnement solaire. Principe de transfert thermique. Types de collecteurs solaires et leur analyse thermique. Performance des collecteurs solaires. Systèmes de stockage d'énergie. Analyse économique, aspects environnementaux et sociaux. Chauffage et ventilation des bâtiments. Climatisation et réfrigération solaire. Conception et calcul des systèmes d'énergie solaire. Simulation des systèmes d'énergie solaire. Production de l'énergie mécanique, électrique et combustible solaire. Applications.

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Météorologie et régimes du vent. Potentiel éolien. Turbines à vent : définitions et principes de base. Éoliennes à axe horizontal. Éoliennes à axe vertical. Forces et moments aérodynamiques. Performances. Expériences dans les tunnels à vent, essais hydrodynamiques et sur site. Éoliennes pour le pompage de l'eau. Éoliennes pour la production d'énergie électrique. Éoliennes pour la ventilation des bâtiments. Givrage des éoliennes. Énergie éolienne : aspects économiques, sociaux et environnementaux. Systèmes de stockage d'énergie. Composantes d'un système éolien et matériaux pour la technologie éolienne.