Control system for forced-air cooling of horticultural products

Abstract

This work is a study of the implementation of a classical controller using a tuning method referred to as IMC (Internal Model Control) and aimed at the reduction of electrical energy consumption by the appropriate relation between energy consumption and the cooling time with forced air. The supervisory system installed was able to manipulate the variable of frequency of the signal power of the exhaust fan engine (forced air module), to accelerate or decelerate the loss of heat from the product to be cooled by airflow variation that passes through the mass of the produce. 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. This PI/IMC control may be implemented directly in a frequency converter, without the need to purchase a computer or PLC (programmable logic controller) to run the dedicated application, increasing its economical viability.KEYWORDS: instrumentation, controller tuning, IMC method, cooling time, supervisory system. SISTEMA DE CONTROLE PARA O RESFRIAMENTO COM AR FORÇADO DE PRODUTOS HORTÍCOLASRESUMO: Este trabalho consiste no estudo da implementação de um controlador clássico utilizando o método de sintonia denominado por Controle de Modelo Interno, visando à redução do consumo de energia elétrica que decorra na adequada relação entre este consumo e o tempo de resfriamento do processo de resfriamento com ar forçado de produtos hortícolas. Para isto, o sistema supervisório instalado manipulou a variável de frequência 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 perpassava 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 um controle proporcional e integral associado ao método de sintonia promovido por Controle de Modelo Interno, quando comparado ao sistema em seu funcionamento nominal. Esta estratégia de controle é passível de ser implementada diretamente em alguns modelos de inversores de frequência, sem a necessidade de compra de um computador ou controlador lógico programável para executar o aplicativo dedicado, tornando-o mais viável economicamente.

Postharvest dehydration of Syrah grapes (Vitis vinifera L.) under controlled temperature conditions with real-time monitoring of mass loss

“…The system is instrumented with sensors for temperature, relative humidity of the air and mass measurement ( Figure 1b). The system instrumentation was already carried out in previous works of Silva and Teruel (2011).…”

Partial dehydration of Niagara Rosada GRAPES (Vitis labrusca L.) targeting increased concentration of phenolic compounds and soluble solids

“…The system is instrumented with sensors for temperature, relative humidity and mass measurement ( Figure 1b). The system instrumentation was already achieved in previous works (Santiago et al, 2012b;Silva et al, 2011).…”