CONTROLE E AUTOMAÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE REFRIGERAÇÃO

Para a consecução do trabalho emprega-se a metodologia de pesquisa bibliográfica de caráter exploratória. Conclui-se que as estratégias de controle quando aplicadas em sistemas de refrigeração, de fato, mantêm as temperaturas de interesse em valores normalizados e aumentam a eficiência energética do sistema. Em casos dos equipamentos de refrigeração e congeladores, tais objetivos conduzem na melhor conservação dos alimentos e no menor consumo da energia elétrica. Palavras chave: Estratégias de controle. Refrigeradores. De acordo com a Empresa de Pesquisa Energética (2010), 96% das residências brasileiras possuíam refrigeradores no ano de 2010 e esse número deve alcançar 100% das residências brasileiras ao longo da atual década. Segundo a Eletrobrás (2007), o consumo de energia elétrica nas residências brasileiras é responsável por 22,2% do consumo total do país, conforme mostra a Figura 1.

Figura 1 – Consumo de energia elétrica por setor no Brasil. Fonte: Adaptado de Eletrobrás (2007). A Figura 2 ilustra que 27% do valor referente ao consumo das residências brasileiras provêm dos refrigeradores e dos congeladores. Desenvolvimento Os sistemas de refrigeração domésticos utiliza, em sua maioria, o ciclo do sistema de refrigeração por compressão mecânica do vapor. O ciclo de refrigeração por compressão mecânica do vapor é mostrado na Figura 3. Figura 3 – Ciclo de refrigeração por compressão mecânica do vapor. Fonte: Adaptado de Senger (2014). Pode-se verificar, através da Figura 3, que o ciclo de refrigeração por compressão mecânica do vapor possui quatro componentes fundamentais: compressor, condensador, dispositivo de expansão e evaporador. Dessa forma, a estratégia de controle consiste em determinar, através de um termostato, o sinal para que o compressor ligue assim que o sistema atingir a máxima temperatura ou desligue assim que o sistema atingir a mínima temperatura.

Outra configuração utiliza um compressor de velocidade variável, ao invés do compressor de velocidade fixa. Nessa configuração é possível empregar técnicas de controle mais elaboradas para controlar a temperatura do sistema dentro dos limites de velocidade do compressor. Nesse caso, o ciclo de refrigeração consiste em um compressor de velocidade fixa e uma válvula de expansão variável no lugar do tubo capilar. Essa válvula é utilizada para regular a vazão no evaporador de forma a atuar na partida do sistema, diminuindo a restrição do circuito de refrigeração e a carga de partida do compressor. O trabalho foi desenvolvido com a lógica fuzzy, pois ela permite fazer uso do conhecimento experimental da planta e adotar a lógica de controle com base no modelo não matemático.

Isso permite eliminar a determinação de modelos específicos dos componentes da planta. Os autores compararam o sistema com o compressor de velocidade variável operando sob a lógica de controle fuzzy com um compressor de velocidade fixa operando na frequência de 50 Hz sob atuação de um termostato. Os resultados mostraram que o sistema com lógica fuzzy economizou 10% de energia. No entanto, a oscilação de temperatura do ar do sistema em ambas as configurações de controle ficou em (APREA; MASTRULLO; RENNO, 2004). No entanto, apesar da vantagem apresentada pela válvula eletrônica, os autores afirmam que a válvula eletrônica, ao considerar o dispositivo de acionamento eletrônico, possui o inconveniente de ser até cinco vezes mais caras que a válvula termostática (APREA; MASTRULLO, 2002).

Marcinichen e Melo (2006) compararam um sistema de refrigeração domiciliar equipado com válvula de expansão variável e com tubo capilar em testes de consumo de energia e em testes de redução das temperaturas dos compartimentos do sistema até os valores de referencia: para o congelador e para o refrigerador. No trabalho, a válvula de expansão apresentou menor consumo de energia apenas para elevada carga térmica e para baixa velocidade do compressor. O tempo de redução da temperatura do sistema com válvula foi inferior para a temperatura ambiente em e em. Os autores afirmam que o desempenho obtido com o sistema com válvula está relacionado com instabilidades do controle de superaquecimento no evaporador e que isto se deve em parte ao algoritmo de controle utilizado e em parte ao tamanho do orifício da válvula utilizada (MARCINICHEN; MELO, 2006).

No desenvolvimento do controlador, os autores modelaram o sistema fenomenologicamente e um algoritmo de controle adaptativo não-linear foi projetado e a estabilidade do método foi validada através de uma analise de Lyapunov. Os autores concluíram que o controle foi eficiente para controlar, de forma contínua, o superaquecimento em todas as capacidades de refrigeração testadas e mostraram que a comparação com o controle de superaquecimento através da válvula termostática resultou em um desempenho similar do sistema (RASMUSSEN; LARSEN, 2011). Além de existir técnicas de controle aplicadas em dispositivos de refrigeração e congelamento, existem também as técnicas de controle aplicadas no sistema de degelo e para os ventiladores utilizados nos trocadores de calor, as quais podem ser usadas a fim de aumentar a eficiência do sistema.

De acordo com Senger (2014, p. A formação de gelo no evaporador ocorre devido a condensação e posterior congelamento da umidade presente no ar que circula por este trocador de calor. De acordo com Senger (2014, p. Ventiladores são utilizados para aumentar a transferência de calor nos trocadores de calor do sistema de refrigeração. São utilizados nos evaporadores e, em alguns sistemas, aparecem, também, no condensador. O uso do ventilador permite diminuir o tamanho do trocador de calor ou manter a temperatura de operação do trocador de calor mais próxima da temperatura do meio em que está operando. A utilização de ventiladores de velocidade variável permite modular a capacidade do trocador de calor conforme a condição imposta ao sistema. MASTRULLO, R.

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