Concepção e desenvolvimento teórico-experimental de um sistema de refrigeração inteligente

Abstract

Resumo: Neste estudo, é proposta, apresentada e testada uma solução alternativa para a redução de consumo de energia de sistemas de refrigeração industrial. Para tanto, um sistema de refrigeração industrial típico foi concebido, construído e modificado em laboratório, recebendo um sistema novo de controle baseado em uma lei potencial, utilizando um inversor de freqüência. Desta maneira, foi possível comparar a operação e consumo energético do novo sistema de controle com o sistema convencional "on-off", quantificando realisticamente os ganhos obtidos. Para a realização deste trabalho foi concebida e construída em laboratório, uma unidade experimental que consiste de uma câmara frigorífica e uma unidade de refrigeração por compressão de vapor, exemplificando o funcionamento de um sistema de refrigeração industrial na prática. Os resultados obtidos neste estudo são apresentados em um conjunto de gráficos, que apresentam as medições experimentais realizadas nos dois sistemas. Desta maneira, comparou-se as temperaturas medidas em diversos pontos dos dois sistemas, bem como o consumo em kWh durante o período de 24 horas dos testes realizados. As principais conclusões desta dissertação são: (a) o consumo de energia elétrica com o sistema de controle por lei potencial em malha fechada, em relação ao sistema tradicional "on-off", apresentou uma economia no consumo de energia de 34,64 % para o período de teste de 24 h, e (b) a variação da temperatura interna da câmara é muito menor no sistema de controle por lei potencial, do que no sistema "on-off".

Abstract: In this study, an alternative solution to reduce energy consumption in industrial refrigeration systems is proposed and introduced. For that, a typical industrial refrigeration system was conceived, built and modified in the laboratory, receiving a novel power law control system, which utilizes a frequency inverter. This way, it was possible to compare the operation and energy consumption of the system operating either with the new control system or with the traditional on-off control, quantifying realistically the obtained gains. In order to accomplish the proposed task, it was conceived and built in the laboratory, an experimental unit which consists of a cold chamber and of a vapor compression refrigeration unit, which portrays the actual operation of an industrial refrigeration system. The results obtained in this study are presented in a set of graphs that depict the experimental measurements performed in the two systems. In this manner, the measured temperatures in several points of both systems are compared, and the energy consumption in kWh during the period of 24 hours of the tests performed. The main conclusions of this dissertation are: (a) the electrical energy consumption of the closed loop power law controlled system shows an energy economy of 34,64 %, with respect to the traditional on-off system, for a test period of 24 h, under the same operating conditions, and (b) the variation of the chamber internal temperature is much smaller in the power law controlled system than in the on-off system.