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DOMINO, controlo eficiente do baixo sobreaquecimento

DOMINO, controlo eficiente do baixo sobreaquecimento

Eliwell DOMINO System, a solução eficiente de controlo de reaquecimento baixo para armários frigoríficos de alta e baixa temperatura.

#Eliwelliberica

#DOMINO
Eficiência e Simplicidade

O controlo do sobreaquecimento em armários frigoríficos é um factor chave para aumentar a eficiência dos armários frigoríficos e maximizar a capacidade do evaporador.

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Isto traduz-se em custos operacionais mais baixos e impacto ambiental reduzido.

Uma abordagem clássica ao controlo do sobreaquecimento é a utilização da regulação PID. Infelizmente, quando nos propomos o ambicioso objectivo de funcionamento do mobiliário com sobreaquecimento extremamente baixo, deparamo-nos com as limitações de tal abordagem; líquido a sair do evaporador, o que significa perda de eficiência, líquido a regressar ao compressor ou um sistema instável com um nível de sobreaquecimento altamente variável.

Frigoríficos Eliwell2

O sistema de reaquecimento DOMINO sob DOMINO desenvolvido por Eliwell é baseado em um modelo matemático do ciclo termodinâmico do evaporador, que segue o enchimento do evaporador, antecipando e limitando o excesso de refrigerante. O controlador realiza uma estimativa das características do armário de refrigeração que tem em conta, entre outras coisas, quaisquer erros ou atrasos de medição, tamanho não óptimo da válvula e velocidade do refrigerante.

Além disso, o sistema DOMINO é um sistema preditivo, ou seja, o modelo é constantemente actualizado para compensar as alterações na unidade ou gabinete de refrigeração. Isto resulta em baixo sobreaquecimento em todas as condições de funcionamento com poupanças significativas de energia na instalação.

ALGORITMO PID PARA CONTROLO DE SOBRECALIZAÇÃO

Os sistemas electrónicos de modulação da válvula de expansão baseiam-se nos valores de sobreaquecimento na saída do evaporador, este sobreaquecimento depende do grau de abertura da válvula de expansão, bem como do calor absorvido.Frigoríficos Eliwell3

Os sistemas convencionais utilizam algoritmos PID para decidir o grau de abertura da válvula de expansão electrónica num dado instante com base no valor de sobreaquecimento medido na saída do evaporador.

O algoritmo PID é o mais utilizado quando não há conhecimento do processo a ser controlado, uma vez que com apenas 3 variáveis a ajustar, é possível obter uma resposta aceitável. As 3 variáveis de controlo são aquelas que dão ao algoritmo o seu nome, P - Proporcional, I - Integral e D - Derivado.

Normalmente são utilizados os 2 primeiros componentes, P+I Proporcional e Integral e em alguns casos é adicionado o componente derivado D.

Factores tais como a não linearidade das válvulas de expansão, o atraso na medição e acção de controlo, juntamente com outros factores chave para a regulação, tais como o tempo de enchimento do evaporador ou a velocidade do refrigerante, significam que o algoritmo PID não permite a obtenção de valores baixos e estáveis de sobreaquecimento.

Para evitar estas oscilações, é estabelecido um valor de sobreaquecimento mais elevado e a pressão de evaporação é reduzida para evitar fugas de líquido do evaporador.

ANÁLISES LABORATORIAIS

A fim de comparar o desempenho do controlo PID com o desempenho baseado no modelo matemático, foi realizada uma série de testes com diferentes unidades de refrigeração.

O mobiliário foi instalado numa câmara climática que controla a temperatura e humidade com valores de 25ºC e 60 %Hr. Para o estudo comparativo, foram feitas medições de temperatura e humidade a cada minuto.

Foram instalados três sensores de alimentação, três de retorno e dois de inércia em cada uma das unidades frigoríficas. Além disso, 2 sondas de temperatura e 2 sondas de humidade foram instaladas na câmara climática para monitorização.

O mobiliário foi colocado na câmara para simular o funcionamento de uma instalação real.

Frigoríficos Eliwell4

As unidades de refrigeração são ligadas a uma unidade de refrigeração com refrigerante R134a com controlo de velocidade no primeiro compressor, bem como nos ventiladores de condensação.

A imagem seguinte mostra uma câmara frigorífica onde foi instalado um sistema de controlo baseado no algoritmo PID e o sistema baseado no modelo matemático do evaporador. O armário está localizado numa câmara com temperatura e humidade controladas, onde também existem outros armários frigoríficos em funcionamento.

Eliwell Refrigeradores5

Foram também instaladas múltiplas sondas de temperatura ambiente no armário de refrigeração, bem como uma sonda de inércia para analisar o comportamento da temperatura com as diferentes opções.

Os 2 testes foram realizados com o mesmo armário de refrigeração, a mesma válvula electrónica e a mesma unidade de refrigeração, simplesmente alterando o firmware de controlo do controlador, um com um algoritmo PID e o outro com um algoritmo baseado num modelo matemático do ciclo termodinâmico do evaporador.

Durante a simulação, foram realizados vários testes operacionais com o sistema baseado no algoritmo PID. Especificamente, foram realizados testes com temperaturas de evaporação de -10ºC, -8ºC, -6ºC, -4ºC e finalmente com temperaturas de evaporação de -2ºC.

Durante os diferentes testes foi possível verificar que com temperaturas de evaporação até -6ºC, o controlador com algoritmo PID mantém correctamente a temperatura da unidade de refrigeração e o seu funcionamento é correcto. Se, por outro lado, aumentarmos a evaporação acima deste valor, o comportamento do sobreaquecimento torna-se instável e, a fim de evitar fugas de líquido, os parâmetros do algoritmo PID tiveram de ser modificados sem obter estabilidade suficiente na temperatura do armário frigorífico.

Durante os testes, o objectivo é manter uma temperatura de 0°C no armário.

Eliwell8 Refrigeradores

A imagem mostra o valor do sobreaquecimento com controlo PID no topo em vermelho e com controlo matemático baseado em modelos na parte inferior em vermelho.

O sistema com o modelo matemático mantém o sobreaquecimento entre os valores de sobreaquecimento de 5,4 e 4,3, enquanto que o sistema PID mantém o sobreaquecimento entre 6,1 e 2,5.

A imagem mostra o comportamento do grau de abertura da válvula. Pode-se ver como o sistema baseado no modelo matemático (abaixo em verde) mantém a quantidade certa de refrigerante necessária para a unidade de refrigeração em qualquer momento.

Com uma temperatura de evaporação de -2°C e um ajuste de sobreaquecimento de 4°C o sistema com algoritmo PID tenta manter o valor de sobreaquecimento ajustado, mas como o refrigerante leva algum tempo a percorrer o evaporador, há um intervalo de tempo entre o sinal enviado para a válvula e o valor de sobreaquecimento.

Pelo contrário, o sistema baseado num modelo matemático adapta-se ao valor do tempo necessário para percorrer o evaporador, permitindo-lhe antecipar o que vai acontecer, de modo a injectar a quantidade certa de refrigerante com baixos valores de sobreaquecimento e permitindo manter a temperatura da unidade de refrigeração a uma temperatura de evaporação de -2ºC.

A imagem seguinte mostra o valor da temperatura do mobiliário. No topo com o algoritmo PID e na base com o sistema baseado no modelo matemático.

Eliwell9 Frigoríficos

Como se pode ver, o sistema que utiliza o modelo matemático permite manter a temperatura com valores médios de 1ºC, enquanto que o sistema que utiliza o algoritmo PID não pode manter a temperatura dentro dos limites requeridos.

Além disso, o sistema controlado pelo PID tem flutuações de temperatura no armário de refrigeração devido a flutuações de sobreaquecimento e o PID da válvula electrónica entra em conflito com o PID do controlador do compressor. Isto significa arranques e paragens desnecessários de compressores.

Por outro lado, o sistema baseado no modelo matemático permite que o compressor equipado com um variador de velocidade seja mantido em funcionamento, com ambos os algoritmos afinados um ao outro.

ANÁLISE REAL COM R744 EM FASE TRANSCRÍTICA

Vejamos agora uma aplicação prática onde a solução baseada no modelo matemático do evaporador Eliwell fez a diferença.

Escolhemos uma instalação de tamanho médio, um supermercado de 1.200m2 com 9 armários de refrigeração, uma câmara de temperatura positiva, 3 armários de congelação e uma câmara de congelação.

A unidade de controlo de reforço deCO2 Transcritical consiste em 3 compressores para temperatura positiva e 2 compressores para temperatura negativa. O controlo electrónico da instalação frigorífica foi realizado com uma unidade EWCM 9000 PRO / CO2T DOMINO.

Eliwell10 Frigoríficos

Nesta planta, a pressão de evaporação foi aumentada de 25 Bar para 30 Bar, atingindo uma eficiência energética de mais de 10%. A possibilidade de aumentar ainda mais a pressão para 32 Bar pode levar a pelo menos mais quatro pontos percentuais de optimização do consumo, assegurando não só a máxima eficiência e sustentabilidade da solução, mas também a qualidade da conservação.

Com o controlo PID tradicional, pode-se ver como a capacidade de trabalho dos compressores na instalação frigorífica mostra oscilações típicas deste tipo de controlo, produzindo activações por curtos períodos de tempo.

No entanto, com o sistema DOMINO, é possível verificar que a instalação funciona com carga constante, reduzindo significativamente o número de intervenções do compressor.

Em condições ambientais iguais, o número de compressores arranca e pára de 50-80 para apenas 10 por dia, permitindo que a taxa de evaporação seja aumentada para 30 Bar (-4ºC).

Além disso, ao equipar o sistema com a electrónica de monitorização Eliwell TelevisGO e graças ao seu algoritmo de análise das temperaturas do mobiliário e das câmaras, seria possível aumentar ainda mais a evaporação, atingindo até 32 Bar (-2ºC).

Uma das melhorias no funcionamento do sistema modelo matemático é que evita o esvaziamento do evaporador e torna possível uma melhor manutenção da temperatura da unidade de refrigeração.

As imagens seguintes mostram o comportamento de 3 peças de mobiliário em ON-OFF e operação modulante.

Em vermelho os valores do gabinete 1, em azul os do gabinete 2 e em verde os do gabinete 3.

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A imagem mostra a estabilidade da temperatura ambiente no próprio armário do frigorífico.

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Na imagem acima, pode-se ver que os sistemas clássicos de controlo de sobreaquecimento PID entram em ressonância com o controlo evaporativo da instalação frigorífica sob certas condições de funcionamento. Isto resulta em oscilações de sobreaquecimento e, portanto, no risco de refluxo de líquido, para resolver este comportamento o conjunto de sobreaquecimento é aumentado.

O sistema baseado no modelo matemático do evaporador permite a utilização deCO2 com sobreaquecimentos entre 4K e 2K, procurando a máxima troca de calor no evaporador, sem retorno de líquido para os compressores.

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A imagem mostra o funcionamento da válvula de expansão. Deve-se notar que as válvulas utilizadas são do tipo de pulso, pois são as que permitem uma resposta rápida no controlo da injecção de líquido no evaporador.

Como se pode ver na imagem, os controlos PID clássicos variam a sua percentagem de abertura de 0% a 100% sem obter estabilidade no sobreaquecimento e penalizando a troca térmica.

Por outro lado, a regulação baseada no modelo matemático do evaporador consegue uma modulação contínua, com fluxo de massa constante, permitindo que o controlo do evaporador e o controlo da instalação frigorífica estejam em sintonia entre si.

ANÁLISE ENERGÉTICA NUMA INSTALAÇÃO REAL INSTALAÇÃO REAL

O consumo de energia de uma central eléctrica positiva de uma instalação real tem sido monitorizado. Esta análise é baseada na metodologia de trabalho de acordo com as normas desenvolvidas no protocolo internacional de medição e verificação desenvolvido pela organização de verificação da poupança EVO.

O principal objectivo desta análise é verificar a poupança de energia obtida com a instalação do dispositivo baseado no modelo matemático com sobreaquecimento de 4K e evaporação durante a noite a (-2,5°C) e durante o dia a (-4,8°C) versus um controlador PID com sobreaquecimento de 10K e evaporação de (-10°C).

Os dados de consumo de energia da planta são mostrados abaixo.

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CONCLUSÕES

Os sistemas tradicionais com algoritmos PID podem gerar fugas de líquido do evaporador ou tornar o sistema instável, com valores de sobreaquecimento muito variáveis ao longo do tempo.

Em contraste, com o sistema baseado no modelo matemático do evaporador, obtém-se um sobreaquecimento baixo em todas as condições de funcionamento com poupanças significativas de energia na instalação frigorífica.

Da mesma forma, com este sistema, obtém-se estabilidade na temperatura de cada unidade de refrigeração, devido ao facto de o valor do sobreaquecimento ser mais estável (obtido com válvulas electrónicas pulsadas para uma velocidade de resposta mais rápida).

Este aumento na estabilidade da pressão de evaporação significa uma redução do número de ciclos de arranque-paragem do compressor, o que é benéfico em termos de manutenção e aumenta o ciclo de vida dos compressores, reduzindo os custos de gestão da instalação.

É preciso lembrar que cada instalação tem um sobreaquecimento mínimo estável e ideal, que depende de muitos factores, incluindo aqueles externos ao regulamento. O algoritmo baseado no modelo matemático do evaporador consegue encontrar este valor mínimo e defini-lo para um valor muito baixo, próximo de 4K.

http://www.proinstalaciones.com/articulos/tecnico/2490-solucion-eficiente-con-bajo-recalentamiento-en-el-evaporador-basado-en-modelo-matematico

 

Eliwell Formação

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Começamos o ano com o que mais gostamos, com #TrainingEliwell.

Na próxima quinta-feira 24 de Janeiro, nas nossas instalações em Paterna, teremos um curso para aprender mais sobre o nosso equipamento RTX600, EWCM EO e COLDFACE NT.

Se estiver interessado, basta enviar um e-mail para sat@eliwell.es indicando o número de participantes e os seus nomes.

Estamos à sua espera!

Dias de formação Eliwell III

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Venha aprender nos nossos JORNADOS DE FORMAÇÃO GRATUITA

Na quinta-feira 1 de Dezembro realizaremos uma nova jornada de formação aberta a todos os instaladores e clientes da Eliwell Ibérica.

Durante a conferência, poderá conhecer os nossos novos produtos em profundidade: Sistemas, Televis e Compact.

As diferentes sessões serão realizadas nas nossas instalações no parque tecnológico em Paterna, onde o pessoal do Serviço de Apoio Técnico responderá a quaisquer perguntas técnicas sobre a instalação e configuração do equipamento Eliwell.

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Dias de formação Eliwell

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Formação EliwellVenha aprender nos nossos JORNADOS DE FORMAÇÃO GRATUITA

Na próxima quinta-feira, 25 de Fevereiro, iremos realizar um novo dia de formação aberto a todos os instaladores e clientes da Eliwell Ibérica.

Ao longo do dia, poderá manter-se a par dos nossos novos produtos: Compacto, Televis e EWCM 9x00.

As diferentes sessões serão realizadas nas nossas instalações no parque tecnológico em Paterna, onde o pessoal do Serviço de Apoio Técnico responderá a quaisquer perguntas técnicas sobre a instalação e configuração do equipamento Eliwell.

Reserve já o seu lugar enviando um e-mail para sat@eliwell.es

 

:::: Agenda ::::

10:00 - 10:20 Apresentações e explicação da agenda do dia

10:20 - 11:00 Apresentação do EWCM 9X00 EO

  • Hardware
  • Substituição das centrais eléctricas EWCM 9X00 por EWCM 9X00 EO

Intervalo - 20'.

11:20 - 13:20 EWCM 9X00 EO

  • Instalação
  • Arranque (Quick Start)
  • Parâmetros
  • Simulação de instalação

13:20 - 13:40 Gestor de Dispositivos

13:40 - 14:00 Perguntas e respostas

Intervalo do meio-dia

15:30 - 15:40 Apresentações e explicação da agenda da tarde

15:40 - 16:10 Como instalar o Televis?

  • Cablagem e ligações RS-485.
  • Adaptador de autocarro
  • Dispositivos de ligação
  • Programação de dispositivos
  • Outros: Adaptador Lan

16:10 - 17:45 Compact 600/ Televis Go

  • Instalação
  • Comissionamento
  • Dados temporais/históricos e gráficos
  • Ordens gerais.
  • RVD / Parâmetros
  • Controlo de acesso, planeamento de actividades.
  • Configuração do alarme

Intervalo - 20'.

  1. 1. gestão do lapso de tempo
  2. 2. gestão da acção
  3. 3. gestão de aulas de alarme
  • Actualizações de drivers e software

17:45 - 18:10 Ligações remotas

  • Web (ligação externa)
  • VNC (ligação externa)

18:10 - 18:30 Perguntas e respostas

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Estamos à sua espera!


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sat@eliwell.es

ELIWELL SOLUÇÕES ECO-EFICIENTES

A Eliwell Ibérica colabora com a Tewis Smart Systems na realização de um dia teórico-prático para vários clientes no sector da refrigeração comercial e industrial e do ar condicionado.

Os participantes receberam formação sobre diferentes sistemas e soluções, bem como informação detalhada sobre os regulamentos recentes sobre refrigerantes. A integração de soluções de baixo impacto ambiental que permitem grandes poupanças e eficiência são de importância vital para ambas as empresas. Por esta razão, são realizados numerosos estudos e análises no laboratório de I&D&I para garantir a optimização de cada instalação.

A jornada de formação contou com a presença do Director Técnico da Tewis, Javier Atencia, que apresentou as várias soluções implementadas em sectores como o retalho, supermercados, hipermercados e plataformas logísticas.

Os dispositivos de controlo e regulação EWCM EO e os detectores de fugas LKD foram as estrelas do dia; os LKD são utilizados para detectar fugas de refrigerante nas instalações. A gama EWCM EO regula o funcionamento do condensador de acordo com a temperatura exterior, conseguindo um maior desempenho e uma maior eficiência de trabalho. De acordo com estudos realizados em áreas comerciais de aproximadamente 1.500m2, a poupança média chega a atingir 18%. Além disso, estes sistemas de controlo Eliwell oferecem gestão remota e análise de informação à distância, tornando-os altamente recomendados para a monitorização centralizada de várias instalações.

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