Study of a cooling system with air forced with monitoring of electrical energy consumption

Resumo: Este trabalho consiste no estudo da implementação de um controlador clássico utilizando o método de sintonia denominado por IMC (Controle de Modelo Interno, derivado do termo inglês Internal Model Control), visando à redução do consumo de energia elétrica que decorra na adequada relação entre este consumo e tempo de esfriamento do processo de resfriamento com ar forçado. Para isto, o sistema supervisório instalado é capaz de manipular a variável de freqüência do sinal de alimentação do motor de indução trifásico do exaustor (módulo de ar forçado), para acelerar ou desacelerar a perda de calor do produto a ser resfriado por intermédio da variação da vazão de ar que perpassa a massa deste produto. Obteve-se como resultado uma redução no consumo de energia elétrica de 64% e um acréscimo de apenas 8% no tempo de resfriamento para o sistema utilizando o controlador PI/IMC (Proporcional - Integral, com método de sintonia IMC), quando comparado ao sistema em seu funcionamento nominal. Ou seja, sistema que, nominalmente, consume 2,41 kWh para resfriar o produto em 58 minutos, consume 0,87 kWh para resfriar o produto em 63 minutos quando se emprega o controlador que utiliza o método IMC. Este controlador PI/IMC é passível de ser implementado diretamente em alguns modelos comerciais de inversores de freqüência, sem a necessidade de compra de um computador ou controlador lógico programável (CLP), tornando-o mais viável economicamenteAbstract: This work is a study of a classical controller implementation using tuning method referred to as IMC (Internal Model Control), aimed at reducing electrical energy consumption that proceed the appropriate relation between this consumption and cooling time of the cooling process with forced air. For this, the supervisory system installed is able to manipulate the variable of frequency signal power of the exhaust fan engine (forced air module), to accelerate or decelerate the loss of heat from the product to be cooled through of air flow variation that passes through the mass of this product. The results demonstrated a reduction in energy consumption from 64% and an increase of only 8% in the cooling time to the system using PI/IMC (Proportional - Integral with IMC tuning method) compared with the system in its operating nominal condition. In other words, the system, in nominal condition, consumes 2.41 kWh to cool the product in 58 minutes, but when it employs the controller using the IMC method, the system consumes 0.87 kWh to cool the product in 63 minutes. This PI/IMC controller may be implemented directly in some frequency inverter, without the need to purchase a computer or PLC (programmable logic controller), making it more economically viabl