Mejoramiento de la respuesta transitoria y la eficiencia energética de un sistema de refrigeración con compresor de velocidad variable usando metodología Anti-Windup

Resumen

Este artículo presenta una metodología de control para mejorar el comportamiento transitorio y la eficiencia energética de un sistema de refrigeración que utiliza un compresor de velocidad variable. El objetivo de control es mantener la temperatura del compartimento en el punto de ajuste deseado, a pesar de las condiciones variables de carga térmica o las perturbaciones. Se obtuvo un modelo del sistema de refrigeración. Las variables de interés fueron la temperatura
del compartimento, la temperatura del sobrecalentamiento del evaporador y la velocidad del compresor de velocidad variable. Mediante el uso de simulaciones y pruebas reales del sistema de refrigeración, se encontró que una implementación convencional de un controlador de lazo cerrado causa un fenómeno conocido como “windup”, que conduce a la saturación del compresor de velocidad variable y disminuye el rendimiento transitorio del sistema de refrigeración
y aumenta el consumo de energía. Además, la temperatura del sobrecalentamiento del evaporador no se vio significativamente afectada por la velocidad del compresor variable, por lo que la única opción para mejorar el coeficiente de rendimiento del sistema de refrigeración fue la reducción del consumo de energía del compresor de velocidad variable.
Se propuso una topología “anti-windup” para el controlador de lazo cerrado para evitar la saturación del compresor de velocidad variable. Las simulaciones y pruebas del sistema de refrigeración mostraron una mejora importante del comportamiento transitorio y un ahorro del 10,52% en el consumo de energía.

Autores/as

  • Carlos A. Piedrahita-Velásquez Universidad Nacional
  • Héctor J. Ciro-Velásquez Universidad Nacional
  • Julio C. Arango-Tobón Universidad Nacional

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Li B, Otten R, Chandan V, Mohs WF, Berge J, Alleyne AG. Optimal on-off control of refrigerated transport systems. Control Eng Pract [Internet]. 2010;18(12):1406–17. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.conengprac.2010.08.001

Leva A, Piroddi L, Di Felice M, Boer A, Paganini R. Adaptive relay-based control of household freezers with on-off actuators. Control Eng Pract [Internet]. 2010;18(1):94–102. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.conengprac.2009.09.008

Leva A, Piroddi L, Boer A. Adaptive temperature control in a freezer with on-off actuation. In: IFAC Proceedings Volumes (IFAC-PapersOnline). 2008. p. 15439–44.

Possamai FC, Todescat ML. A Review of Household Compressor Energy Performance. Int Compress Eng Conf Sch Mech Eng. 2004;1–8.

Balazs BJ, Marcario M, Archibald J. Inverter Compressors : Improving the Efficiency of Refrigerators & Freezers [Internet]. 1996. Available from: 218_EWG_Refrigerator-Freezer Energy Efficiency Improvement in the APEC Region (1).pdf

Schwarz M. Variable Capacity Compressors, a new dimension for refrigeration engineers to explore. 2001;1–11. Available from: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.131.3288

Aprea C, Mastrullo R, Renno C. Determination of the compressor optimal working conditions. Appl Therm Eng [Internet]. 2009;29(10):1991–7. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2008.10.002

Chen Y, Deng S, Xu X, Chan M. A study on the operational stability of a refrigeration system having a variable speed compressor. Int J Refrig [Internet]. 2008;31(8):1368–74. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2008.04.012

Aprea C, Mastrullo R, Renno C. Fuzzy control of the compressor speed in a refrigeration plant. Int J Refrig. 2004;27(6):639–48.

Koury RNN, Machado L, Ismail KAR. Numerical simulation of a variable speed refrigeration system. Int J Refrig. 2001;24:192–200.

Schurt LC, Hermes CJL, Neto AT. A model-driven multivariable controller for vapor compression refrigeration systems. Int J Refrig [Internet]. 2009;32(7):1672–82. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2009.04.004

Dardenne L, Fraccari E, Maggioni A, Molinaroli L, Proserpio L, Winandy E. Semi-empirical modelling of a variable speed scroll compressor with vapour injection. Int J Refrig [Internet]. 2015;54:76–87. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2015.03.004

Goodwin GC, Graebe SF, Salgado ME. Control System Design. 1st ed. Hall P, editor. Prentice Hall; 2001. 292-298 p.

Li H, Jeong S, Yoon J, You S. An empirical model for independent control of variable speed refrigeration system. Appl Therm Eng. 2008;28(14–15):1918–24.

Franklin GF, Powell JD, Workman ML. Digital Control of Dynamic Systems. 2nd ed. ADISSON-WESLEY; 1994. 672-676 p.

Publicado
2018-08-13
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Cómo citar
Piedrahita-Velásquez, C. A., Ciro-Velásquez, H. J., & Arango-Tobón, J. C. (2018). Mejoramiento de la respuesta transitoria y la eficiencia energética de un sistema de refrigeración con compresor de velocidad variable usando metodología Anti-Windup. INGENIERÍA Y COMPETITIVIDAD, 20(2), 9-18. https://doi.org/10.25100/iyc.v20i2.6752