Projeto de um controlador para o ajuste da temperatura de saída da água de uma bomba de calor a CO2 com evaporador solar

• Autor(a) principal: Carlos Eduardo Castilla Alvarez
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WFGMW
• topic: Evaporador solar; Dióxido de carbono; Bomba de calor; Controle; Engenharia mecânica

A crescente preocupação mundial com o impacto ambiental causado pela sociedade contemporânea leva ao aumento do interesse na utilização de fontes de energia renováveis e de maior eficiência. Nesse contexto, há um grande interesse na utilização de Bombas de calor para aquecimento de água residencial. Por este motivo, neste trabalho é apresentado um controle da temperatura de saída da água de uma bomba de calor com evaporador solar de expansão direta para o aquecimento de água residencial que utiliza o CO2 como fluido refrigerante. Durante o desenvolvimento deste trabalho foram realizados testes experimentais com uma bomba de calor para avaliar a resposta dinâmica do sistema a perturbações do tipo degrau na vazão de água. Com os dados obtidos do processo foi possível identificar o modelo do sistema. Posteriormente, um controlador PID (Proporcional-Integral-Derivativo) foi desenvolvido e sintonizado utilizando técnicas extraídas da literatura. O controlador proposto foi avaliado quanto à robustez, rejeição de distúrbios, tempo de estabilização e erro em regime permanente através de simulações computacionais. Com a utilização de métodos de validação quantitativos foi possível obter uma função de transferência com uma porcentagem de similitude comparada com os dados experimentais superior à 80%. Empregando diferentes índices de desempenho foi observado que dentre as técnicas estudadas a melhor metodologia para sintonizar o controlador do sistema foi o método ITAE servo. O controlador sintonizado por este método demostrou ser o melhor para controlar a temperatura de saída da água, com um erro regime permanente de 5.2x10-6°C, e um tempo assentamento de 225s.