Publicação: Avaliação teórico - experimental de técnicas de controle fuzzy
aplicadas a sistemas de refrigeração
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
Este trabalho trata do uso de controladores fuzzy num sistema de refrigeração por
compressão de vapor visando, principalmente, a economia de energia. O equipamento
experimental é composto por um compressor semi-hermético alternativo com fluido de
trabalho HCFC-22, condensador e evaporador de tubos concêntricos resfriados a água,
válvula de expansão termostática com equalização manual, válvula de expansão eletrônica
(VEE) e variador de freqüência para controlar a velocidade de rotação do compressor. O
sistema foi totalmente instrumentado, usando sensores de temperaturas tipo PT-100 na
entrada e saída de cada componente, sensores de pressão do tipo piezo-resistivos, medidor
de vazão de refrigerante tipo coriolis, placa condicionadora de sinais com saída analógica,
uso de controlador lógico programável (CLP) para digitalizar os sinais analógicos e software
para o monitoramento e operação do sistema, implementado em LABVIEW. Foi aplicado um
controle fuzzy adaptativo para a velocidade de rotação do compressor e um controle fuzzy
PI para a válvula de expansão eletrônica (VEE), trabalhando em conjunto com modelos
obtidos através de técnicas de planejamento experimental e a partir de dados do fabricante
do compressor. Na análise dos resultados, foi validada a estratégia de controle,
evidenciando o melhor rendimento no desempenho de um sistema de refrigeração,
relacionado com a qualidade, resposta, sensibilidade e regulagem estrita do grau de
superaquecimento, permanecendo na faixa entre 2°C e 7°C para freqüências de trabalho
variando entre 30 Hz e 40 Hz. Tal estratégia proporcionou economia de energia de até 20%,
uma vez que o sistema operava em regiões de COP elevado com otimos coeficiente global
de transferência de calor.
Abstract
This research deals with the experimental study of a vapor compression refrigeration system,
with variable speed compressor using fuzzy control. The experimental facility is composed by
a semi-hermetic compressor, concentric tube evaporator and condenser, thermostatic
expansion valve with manual equalization and electronic expansion valve (VEE). The
experimental facility was completely instrumented using PT-100 temperature sensors, piezoresistive
pressure transducers, coriolis mass flow meter, using analogical signal
amplification, conditioning and logic programming controller (PLC). The LABVIEW software
was used for monitoring and operating of the experimental facility. An adaptive fuzzy control
was applied for the compressor speed and a PI (proportional and Integral) fuzzy control for
the electronic expansion valve (VEE), working with models obtained from the experimental
techniques and also from data of the compressor manufacturer. In the analysis of the results
was validated the strategy control, showing an better performance of the refrigeration system
related with the quality, sensibility and strict regulation of the superheating degree, between
2°C and 7°C for frequencies between the 30 Hz and 4 0 Hz. Under these conditions, the
energy savings were of the order of up to 20%, since the system worked in regions of high
values of COP, associated with regions of high heat transfer coefficients.
Palavras-chave
Sistemas de refrigeração, Controle, Lógica difusa adaptativa, CLP, PI, COP, Refrigeration system, Fuzzy control, Adaptive control, Refrigeração, Controle automático
Citação
GARCIA, Francisco Ernesto Moreno. Experimental evaluation of fuzzy control applied the refrigeration
systems. 2010. 225 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.