Modelado y control de sistemas de refrigeración por compresión de vapor

El sistema de compresión de vapor es el método más extendido a nivel mundial para la producción de frío utilizándose en gran parte de aplicaciones en refrigeración doméstica, comercial, industrial y climatización. Este tipo de instalaciones suponen un alto porcentaje de consumo energético. Por lo tanto, cualquier mejoría en el rendimiento energético de este tipo de instalaciones puede suponer un alto impacto económico y medioambiental
Los sistemas de refrigeración son sistemas multivariables no lineales con una alto grado de acoplamiento. Desde el punto de vista de control, las principales variables manipuladas son la potencia del compresor, que proporciona un mayor o menor salto de presión entre la salida del evaporador y la entrada del condensador, y la apertura de la válvula de expansión, que permite regular la cantidad de refrigerante que circula por el sistema. Con estas dos variables se pretenden regular, de manera directa, tanto el grado de recalentamiento como la capacidad de carga del sistema. Sin embargo, existen otras entradas al sistema, en forma de perturbaciones, que pueden afectar a su funcionamiento. Entre estas perturbaciones, cabe destacar la temperatura exterior y la demanda de energía del sistema a refrigerar. A todo ello se suma uno de los objetivos permanentes en una instalación frigorífica, el asegurar un funcionamiento eficiente de la instalación y hacerlo manteniendo un coeficiente de comportamiento (COP) máximo.
Desde el punto de vista de control, para la mejora de estos tipos de sistemas es deseable tanto el desarrollo de modelos dinámicos que permitan no sólo simular respuestas transitorias, sino también que proporcionen características para la síntesis de controladores y una estimación en línea del estado; así como el desarrollo de técnicas de control que sean capaces de obtener un buen comportamiento del sistema en distintas condiciones de trabajo, y de hacer funcionar al sistema en puntos óptimos de COP

Manuel Gil Ortega profesor titular de universidad, Universidad de Sevilla