Publicação: Aplicação de um sistema de controle baseado no comportamento do usuário em um refrigerador comercial de bebidas
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA
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Resumo
Os sistemas de refrigeração possuem elevada importância na área industrial, comercial e
residencial, sendo essenciais para a conservação de alimentos, resfriamento de bebidas,
conforto térmico, medicamentos, entre outros. É notável que esses sistemas apresentam um
elevado consumo de energia elétrica para manter uma temperatura controlada e, assim, garantir
a qualidade dos produtos. Atualmente, a maioria dos sistemas de refrigeração não apresentam
controles baseados no comportamento do usuário. Desse modo, a otimização dos sistemas de
controle é fundamental para que os sistemas de refrigeração possam ter uma redução do
consumo de energia elétrica. Desta forma, este trabalho tem como objetivo desenvolver uma
estratégia de controle ON/OFF que reduza o consumo de energia elétrica de um sistema de
refrigeração de bebidas com base no comportamento de consumo do usuário. Para a realização
deste trabalho, foram coletados dados de um resfriador de bebidas ao longo de três meses. Com
base nesses dados, foi desenvolvida uma estratégia de controle ON/OFF com referência
variável, a qual modificava o Setpoint de controle, baseado na previsão realizada pelo modelo
multiplicativo, que identificava o padrão de consumo do usuário. Ao comparar os sistemas de
controle, observou-se uma redução da frequência de ciclagem e do consumo de energia elétrica
do refrigerador em até 100 % e 41,4 %, respectivamente, durante o período em que não houve
o consumo de bebida. Além disso, obteve-se uma redução da ciclagem e do consumo de energia
elétrica mensal de 50 % e 18,4 %, respectivamente, ao utilizar o sistema de controle proposto
de forma contínua. Essa redução no consumo de energia elétrica tem impacto direto nos custos
operacionais do sistema, além de reduzir os impactos indiretos e diminuir os picos de corrente,
aumentando a vida útil do equipamento. Nessas condições, conclui-se que, em comparação com
o sistema ON/OFF convencional, a metodologia proposta neste trabalho mostrou melhor
desempenho em relação ao consumo de energia elétrica, além dos resultados, sugerirem o
aumento da vida útil dos sistemas de refrigeração de bebidas.
Abstract
Refrigeration systems are of great importance in industrial, commercial, and residential
areas, being essential for food preservation, beverage cooling, thermal comfort, and medicines,
among others. It is notable that these systems have a high consumption of electricity to maintain
a controlled temperature and thus guarantee the quality of the products. Currently, most
refrigeration systems do not have controls based on user behavior. Thus, the optimization of
the control systems is fundamental for the refrigeration systems to have a reduction in the
consumption of electric energy. In this way, this work aims to develop an ON/OFF control
strategy that reduces the consumption of electricity in a beverage refrigeration system based on
the user's consumption behavior. To carry out this work, data were collected from a beverage
cooler over three months. Based on these data, an ON/OFF control strategy with variable
reference was developed, which modified the control Setpoint, based on the prediction made
by the multiplicative model, which identified the user's consumption pattern. When comparing
the control systems, there was a reduction in the cycling frequency and in the refrigerator's
electricity consumption by up to 100% and 41.4%, respectively, during the period when there
was no beverage consumption. In addition, a reduction in cycling and monthly electricity
consumption of 50% and 18.4%, respectively, was obtained when using the proposed control
system continuously. This reduction in electricity consumption has a direct impact on the
operating costs of the system, in addition to reducing indirect impacts and reducing current
peaks, increasing the useful life of the equipment. Under these conditions, it is concluded that,
in comparison with the conventional ON/OFF system, the methodology proposed in this work
showed better performance in relation to the consumption of electrical energy, in addition to
the results suggesting an increase in the useful life of beverage refrigeration systems.
Palavras-chave
Refrigerador de bebidas, Controle ON/OFF, Série Temporal, Direct type beverage cooler, ON/OFF control system, Time Series
Citação
PABON, Yeyner Alveiro Carrillo. Aplicação de um sistema de controle baseado no comportamento do usuário em um refrigerador comercial de bebidas. 2023. 123 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia.2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.332
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