Optimización del consumo de energía eléctrica utilizando un sistema automático de control aplicado a sistemas de refrigeración industrial

Abstract

La tesis tiene como objetivo impulsar el desarrollo de conocimiento y aplicación de nueva tecnología que lleven a una adecuada gestión de consumo energético en los sistemas de acondicionamiento de aire y refrigeración. Para lo cual, se desarrolla la simulación de un modelo y control de un sistema de refrigeración de mango a través de la planta piloto de la Universidad de Piura. En tanto, se desarrolló un modelo matemático de principios empleando balance de energía y la ecuación que relaciona la potencia del compresor y la frecuencia de trabajo. La validación de modelo se hizo mediante experimentos en la planta piloto y, posteriormente, se realizó el cambio del modelo a una formulación matemática en espacio de estados. El control del sistema se simuló en MATLAB usando el enfoque Economic Model Predictive Control. Este controlador logra, mediante la variación de un parámetro denominado “penalidad“ y del precio de la energía eléctrica, optimizar el consumo de energía necesaria para operar el sistema. En tanto, se presenta el control de un sistema de enfriamiento para fruta de mango. Este controlador presenta un comportamiento adecuado para este tipo de sistema, tiene buena respuesta ante las restricciones y ante cambios en el precio de la energía. Por lo que, se concluye que el parámetro más determinante en este controlador es el costo de penalidad, el cual afecta directamente al costo de operación del sistema y al desempeño en el tiempo de este controlador, acercando la variable de control a la restricción superior, de esta manera, se disminuye el consumo de energía en el periodo del día en el que la energía tiene un precio más elevado, haciendo una diferencia en el comportamiento del sistema en las horas punta y fuera de esta.