Desenvolvimento de uma lógica de degelo adaptativa para um refrigerador comercial leve

Abstract

Neste trabalho foi desenvolvido um algoritmo com uma lógica de degelo adaptativa para o controle do processo de degelo de um refrigerador comercial leve. Nos testes experimentais foi utilizado um produto disponível no mercado. Para realizar as análises do sistema, além dos dados adquiridos de sensores de temperatura e transdutores de potência, utilizaram-se filmagens provenientes de uma câmera instalada dentro do refrigerador para visualização da formação de gelo no evaporador. O algoritmo desenvolvido busca otimizar o processo de degelo sem a adição de nenhum novo dispositivo ao produto, utilizando apenas os sensores e atuadores presentes no refrigerador. O algoritmo é basicamente constituído por duas equações. A primeira equação é a base do algoritmo, responsável por decidir o momento de início do processo de degelo, através da análise do tempo de funcionamento do compressor e do tempo das aberturas de porta. Já a segunda equação, que é o diferencial do algoritmo, é a grande contribuição do trabalho, pois é responsável por atualizar a relação entre o tempo de compressor ativo e as aberturas de porta, perante mudanças no ambiente externo e na frequência de abertura de porta, tornando o algoritmo verdadeiramente adaptativo. Para avaliar o desempenho do algoritmo desenvolvido, realizaram-se testes em regime permanente e com aberturas de porta, além de um teste com mudança na temperatura ambiente, onde o algoritmo mostrou-se apto a adaptar-se perante mudanças no ambiente externo e mudanças na frequência de abertura de porta. Também foram realizados testes comparativos entre o algoritmo com a lógica de degelo adaptativa e a lógica de degelo original, onde os resultados mostraram que o algoritmo desenvolvido opera de maneira muito superior ao sistema original, reduzindo significativamente o número de degelos ocorridos, devido a escolha adequada para iniciar o processo de degelo. Os testes de consumo de energia comprovaram a superioridade da lógica de degelo adaptativa, obtendo uma redução no consumo de energia nos testes em regime permanente e nos testes com aberturas de porta.

In this work it was developed an algorithm with an adaptive defrost logic to control the defrosting process of a light commercial refrigerator. A real refrigerator was used in the experimental tests. In order to perform the system analysis, data was acquired from temperature sensors and power transducers. Beyond that, a camera was installed inside the refrigerator to visualize the ice formation on the evaporator. The algorithm developed seeks to optimize the defrosting process without the addition of any new device on the product, using sensors and actuators already present in the refrigerator. The algorithm is constituted essentially by two equations. The first equation is the algorithm’s base, responsible for deciding when to start the defrosting process by analyzing compressor run time and door opening period. The great advantage of the algorithm comes from the second equation, which is this work’s original contribution responsible for updating the relation between the compressor run time and door opening according to changes in the external environment and door opening frequency, making it truly adaptive. In order to evaluate the performance of the developed algorithm, tests were carried out in steady state and with door opening. Also a test with changes in ambient temperature was carried out, where the algorithm was able to adapt towards changes in the external environment and changes in door opening frequency. Comparative tests between the algorithm with adaptive defrost logic and the original defrost logic were also carried out, where the results showed that the developed algorithm is superior to the original system, significantly reducing the number of defrosts by choosing the appropriate time to start the defrosting process. Power consumption tests proved the superiority of the adaptive defrost logic, achieving a reduction in energy consumption in steady state tests and door opening tests.